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元素周期表发明者:德米特里·门捷列夫,发明时间是1869年。
化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素归在同一族中,如卤素、碱金属元素、稀有气体(又称惰性气体或贵族气体)等。这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族与零族、八族。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系,因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用,作为分析化学行为时十分有用的框架。
俄国化学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)于1869年发明周期表,此后不断有人提出各种类型周期表不下170余种,归纳起来主要有:短式表(以门捷列夫为代表)、长式表(维尔纳式为代表)、特长表(以波尔塔式为代表);平面螺线表和圆形表(以达姆开夫式为代表);立体周期表(以莱西的圆锥柱立体表为代表)等。
教学上长期习用的是长式周期表。
化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素归在同一族中,如碱金属元素、碱土金属、卤族元素、稀有气体等。这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族、第八族、0族。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系,因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用,作为分析化学行为时十分有用的框架。
俄国化学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)于1869年发明周期表,此后不断有人提出各种类型周期表不下170余种,归纳起来主要有:短式表(以门捷列夫为代表)、长式表(维尔纳式为代表)、特长表(以波尔塔式为代表);平面螺线表和圆形表(以达姆开夫式为代表);立体周期表(以莱西的圆锥柱立体表为代表)等。
中国教学上长期习用的是长式周期表。
按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。原子序数跟元素的原子结构有如下关系:
质子数=原子序数=核外电子数=核电荷数
将元素按照相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个列。每一种元素都有一个序号,大小恰好等于该元素原子的核内质子数,这个序号称为原子序数。在周期表中,元素是以元素的原子序排列,最小的排行最前。表中一横行称为一个周期,一列称为一个族。
原子的核外电子排布和性质有明显的规律性,科学家们是按原子序数递增排列,将电子层数相同的元素放在同一行,将最外层电子数相同的元素放在同一列。
元素周期表有7个周期,16个族。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族(VIII B族包含三个纵列)。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。共有16个族,从左到右每个列算一族(VIII族除外)。例如:氢属于I A族元素,而氦属于0族元素。
元素在周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构,也显示了元素性质的递变规律和元素之间的内在联系。使其构成了一个完整的体系称为化学发展的重要里程碑之一。
同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径递减(零族元素除外)。失电子能力逐渐减弱,获电子能力逐渐增强,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。元素的最高正化合价从左到右递增(没有正价的除外),最低负化合价从左到右递增(第一周期除外,第二周期的氧、氟元素除外)。
同一族中,由上而下,最外层电子数相同,核外电子层数逐渐增多,原子半径增大,原子序数递增,元素金属性递增,非金属性递减。元素周期表中,从上到下p区元素的变化规律不是一条严格递增的曲线,而是一条锯齿状曲线。曲线上有两个拐点:第二周期和第四周期。按照相对论效应的计算,第六周期会出现第三个拐点。
第二周期的内层电子少(只有1s2),原子半径特别小,所以第二周期元素成键的方式及种类和后面几个周期差异很大。例如氮族元素(ⅤA),第3~6周期的五氯化物均已制得,但是五氟化氮却不存在,更不必说五氯化氮等分子了。又如碳和硅的最大配位数不同,导致了二氧化碳和二氧化硅晶体结构的不同。前者由分子构成,后者由原子构成。
第四周期的p区元素刚刚经过d区,所以原子半径比同族的第三周期相比变化不大。因此,第四周期元素很多化合物较不稳定,如高氯酸和高碘酸很早就被制得了,但高溴酸却是在1967年才制得,且氧化性为高卤酸(高氟酸除外,因热力学不稳定)中最强。
第六周期元素原子半径太大,6s电子电子云间隔很大,不易成键。除正三价的铊较稳定以外,其余第六周期p区元素均很难显现族价。比如三氧化二铋还原性比三氧化二锑差得多,五氧化二铋氧化性比三氧化二锑强得多,而正六价的钋和正七价的砹预计不会存在。