物质世界的基础:元素及元素周期律

喜欢花科技君 2025-04-18 21:43:29

在化学中,元素是构成物质的基本单位,由原子组成。每个元素的原子核内含有特定数量的质子(即原子序数),决定了其化学性质。例如:

氢(H)、氧(O)、碳(C)等是常见的元素。意义:元素是物质世界的基础,通过不同组合形成化合物(如水 H₂O),构成自然界的一切。

元素的物理和化学性质随原子序数的递增呈现周期性重复,根源在于原子电子层结构的周期性排布。随着原子序数增加,电子依次填充不同的能级和轨道,导致元素性质(如原子半径、电离能、电负性等)呈现规律性变化。

周期表的布局

元素周期表有7个周期,18个族。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族(VIII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18个族,从左到右每个纵列算一族。例如:氢属于ⅠA族元素,而氦属于0族元素。

周期(横行):同一周期内,电子填充相同的电子层(主量子数相同),共有7个周期。族(纵列):同一族内,元素的价电子结构相似(主族元素价电子数相同),化学性质相近。例如:主族:如IA族(碱金属)、VIIA族(卤素)等。副族:包括过渡金属、镧系和锕系元素。主要周期性趋势原子半径:同一周期内,从左到右原子半径逐渐减小(核电荷增大,电子被更紧密吸引)(除第1周期外,其他周期元素(稀有气体元素除外)的原子半径随原子序数的递增而减小);同一族内,从上到下原子半径增大(电子层数增加)(五、六周期间的副族除外)。电离能:同一周期内,从左到右电离能总体增大(原子半径减小,电子更难被移去);同一族内,从上到下电离能减小。电负性:同一周期内,从左到右电负性增大;同一族内,从上到下电负性减小(氟是电负性最大的元素)。金属性与非金属性:同一周期内,从左到右,元素金属性(失电子能力)从左到右减弱,非金属性(得电子能力)增强;同一族内,金属性从上到下增强(如碱金属IA族)。例外与特殊区域氢(H):性质独特,既可归为IA族(类似碱金属),也可归为VIIA族(类似卤素)。过渡金属:电子填充d轨道,性质变化较平缓,常呈现多种氧化态(如Fe²⁺、Fe³⁺)。镧系收缩:镧系元素原子半径减小不明显,导致后续过渡金属(如Zr与Hf)性质相似。周期表的现代形式

现代周期表按原子序数排列,包含118种元素(截至2023年),分为:

主族元素(s区和p区)、过渡金属(d区)、镧系和锕系(f区)。人造元素:如超铀元素(原子序数≥93),多数具有强放射性。

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