元素周期表的族与周期详解

元素周期表上的族和周期是什么？

族是元素周期表的18个竖列，周期是7个横行。同一族的元素通常具有相同数目的价电子，所以化学性质相似。同一周期的元素具有相同数目的电子层，它们的性质从左到右逐渐变化。

族：18个竖列

族从左到右编号为1到18。这是国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC，制定化学命名规则的国际组织）推荐的编号方式。许多美国教科书还使用一种较旧的系统，只给主族编号，从1A到8A，所以你可能会看到第17族被称为7A族，第18族被称为8A族。

第1、2族和第13到18族是主族。位于周期表中间的第3到12族是过渡金属。

同一主族的元素具有相同的外层电子排布。锂（[He] 2s¹）、钠（[Ne] 3s¹）和钾（[Ar] 4s¹）都只有一个价电子，很容易失去它而形成 Na⁺ 这样的+1价离子。这就是它们都是柔软、闪亮的金属，并且与水反应生成氢气和氢氧化物的原因。

同样的道理也适用于周期表的右侧。氟、氯、溴和碘各有七个价电子（ns² np⁵），再得到一个电子，形成 Cl⁻ 这样的−1价离子。因此，它们都以相同的1:1比例与钠结合：NaF、NaCl、NaBr 和 NaI。

第 1 族

第1族除氢以外是碱金属：锂、钠、钾、铷、铯和钫。第2族是碱土金属，从铍到镭。第3到12族是过渡金属，其中包括铁、铜、银和金等日常常见的金属。

第13族是硼族，第14族是碳族。第15族是氮族，也称为磷族元素（pnictogens），第16族是氧族，也称为硫族元素（chalcogens）。第17族是卤素，如氟、氯、溴和碘；第18族是稀有气体，如氦、氖、氩、氪、氙和氡。

周期从上到下编号为1到7。周期数等于原子所用的最外电子层的序号：第3周期的每种元素，从钠到氩，其价电子都在第三层（3s和3p）。

各周期的长度不同，因为每个周期填充的是不同的一组亚层。第1周期只有2种元素（氢和氦），第2和第3周期各有8种，第4和第5周期各有18种，第6和第7周期各有32种，这里把印在主表下方的镧系和锕系元素也算在内。

周期 3

沿着一个周期从左向右，每个元素都比前一个多一个质子和一个电子。多出来的电子进入同一个外层，而不断增大的原子核正电荷把它们吸得更紧。

结果是，原子通常变得更小，电负性和电离能升高，元素从金属变为非金属。第3周期清楚地显示了这一点：钠、镁和铝是金属，硅是类金属，磷、硫和氯是非金属，氩是稀有气体。电负性从钠的0.93上升到氯的3.16。

你可以根据电子排布推出元素的位置。最高电子层的序号就是周期数。对于s区元素，族数等于外层电子数；对于p区元素，则再加10。硫是 [Ne] 3s² 3p⁴：它的最高电子层是3，所以在第3周期，6个外层电子使它位于第16族。钙是 [Ar] 4s²，所以在第4周期、第2族。

氦是需要特别留意的一个。它只有2个电子（1s²），却位于第18族，因为和其他稀有气体一样，它的外层已经填满。

关于本课的三道小测验题。

1. 元素周期表有多少个族？

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18 — 周期表有18个竖列，称为族，以及7个横行，称为周期。

2. 为什么锂、钠和钾的反应方式相似？

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它们各有一个价电子 — 这三种元素都只有一个外层电子，很容易失去它而形成 Na⁺ 这样的+1价离子。

3. 硫的电子排布是 [Ne] 3s² 3p⁴，它在第几周期？

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3 — 电子排布中最高的电子层序号是3，所以硫在第3周期；它的6个外层电子使它位于第16族。