元素周期表
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这张元素周期表显示每种元素常见的离子电荷:即原子得到或失去电子后所带的电荷。左侧的金属失去电子形成阳离子,右侧的非金属得到电子形成阴离子,稀有气体则保持为 0。将鼠标悬停在任意元素上或点按它即可查看其电荷,也可以向下滚动查看完整列表。
什么是离子电荷?
原子是电中性的,因为它的质子数和电子数相等。失去电子时它变成阳离子(正离子),得到电子时变成阴离子(负离子)。电荷就是失去或得到的电子数:失去一个电子的钠原子变成 Na⁺,电荷为 +1;得到一个电子的氯原子变成 Cl⁻,电荷为 −1。
原子通常恰好失去或得到足够的电子,以达到与最近的稀有气体相同的电子排布。这种充满的最外层特别稳定,所以电荷与族序数的关系十分密切。
如何根据族来确定电荷
对于主族元素,族决定电荷。第 1 族金属形成 +1 离子,第 2 族金属形成 +2 离子,第 13 族的铝形成 +3 离子。在周期表的右侧,非金属和类金属的规律正好相反:第 15 族的带 −3,第 16 族的带 −2,第 17 族的卤素带 −1,因为得到三个、两个或一个电子就能使它们的最外层充满。这些族中靠下的金属,如铋(+3、+5),则形成阳离子。第 18 族显示为 0,因为稀有气体的电子层已经充满。
第 14 族的碳、硅和锗显示为 ±4,硼显示为 +3,这些是根据它们所在族推得的电荷。实际上,这些元素和许多非金属一样,通常以共价键共用电子,而不是形成简单离子。氢显示有两种电荷:酸中为 +1,在氢化钠(NaH)等金属氢化物中为 −1。
过渡金属及其他例外
过渡金属不遵循简单的族规则。它们先失去最外层的 s 电子,之后还可能失去部分 d 电子,所以许多过渡金属能形成不止一种离子。铁显示为 +2、+3,铜显示为 +1、+2,而锡和铅这两种后过渡金属显示为 +2、+4。锌(+2)和银(+1)是只有一种常见电荷的典型例外。当金属有不止一种电荷时,电荷会以罗马数字写在名称中:氯化亚铁(氯化铁(II))是 FeCl₂,氯化铁(氯化铁(III))是 FeCl₃。
对于从鿏(109)到鿫(118)的超重元素,人们只制得过少数几个原子,所以它们的电荷未知,以破折号表示。电荷与氧化态并不相同,氧化态还涵盖共价化合物;氧化态视图列出了这些数据。
实例:氧化铝
铝在第 13 族,显示为 +3。氧在第 16 族,显示为 −2。在离子化合物中,正负电荷必须相互抵消,能做到这一点的最小离子数是两个铝离子和三个氧离子:2 × (+3) + 3 × (−2) = 0。因此氧化铝的化学式是 Al₂O₃。同样的方法适用于任何一对离子,例如镁(+2)和氯(−1)得到 MgCl₂。
全部 118 种元素的常见电荷
点击列标题可排序。
| 1 | 氢 | H | +1, −1 | 活泼非金属 |
| 2 | 氦 | He | 0 | 稀有气体 |
| 3 | 锂 | Li | +1 | 碱金属 |
| 4 | 铍 | Be | +2 | 碱土金属 |
| 5 | 硼 | B | +3 | 类金属 |
| 6 | 碳 | C | +4, −4 | 活泼非金属 |
| 7 | 氮 | N | −3 | 活泼非金属 |
| 8 | 氧 | O | −2 | 活泼非金属 |
| 9 | 氟 | F | −1 | 卤素 |
| 10 | 氖 | Ne | 0 | 稀有气体 |
| 11 | 钠 | Na | +1 | 碱金属 |
| 12 | 镁 | Mg | +2 | 碱土金属 |
| 13 | 铝 | Al | +3 | 后过渡金属 |
| 14 | 硅 | Si | +4, −4 | 类金属 |
| 15 | 磷 | P | −3 | 活泼非金属 |
| 16 | 硫 | S | −2 | 活泼非金属 |
| 17 | 氯 | Cl | −1 | 卤素 |
| 18 | 氩 | Ar | 0 | 稀有气体 |
| 19 | 钾 | K | +1 | 碱金属 |
| 20 | 钙 | Ca | +2 | 碱土金属 |
| 21 | 钪 | Sc | +3 | 过渡金属 |
| 22 | 钛 | Ti | +2, +3, +4 | 过渡金属 |
| 23 | 钒 | V | +2, +3, +4, +5 | 过渡金属 |
| 24 | 铬 | Cr | +2, +3, +6 | 过渡金属 |
| 25 | 锰 | Mn | +2, +3, +4, +7 | 过渡金属 |
| 26 | 铁 | Fe | +2, +3 | 过渡金属 |
| 27 | 钴 | Co | +2, +3 | 过渡金属 |
| 28 | 镍 | Ni | +2, +3 | 过渡金属 |
| 29 | 铜 | Cu | +1, +2 | 过渡金属 |
| 30 | 锌 | Zn | +2 | 过渡金属 |
| 31 | 镓 | Ga | +3 | 后过渡金属 |
| 32 | 锗 | Ge | +4, −4 | 类金属 |
| 33 | 砷 | As | −3 | 类金属 |
| 34 | 硒 | Se | −2 | 活泼非金属 |
| 35 | 溴 | Br | −1 | 卤素 |
| 36 | 氪 | Kr | 0 | 稀有气体 |
| 37 | 铷 | Rb | +1 | 碱金属 |
| 38 | 锶 | Sr | +2 | 碱土金属 |
| 39 | 钇 | Y | +3 | 过渡金属 |
| 40 | 锆 | Zr | +4 | 过渡金属 |
| 41 | 铌 | Nb | +3, +5 | 过渡金属 |
| 42 | 钼 | Mo | +6 | 过渡金属 |
| 43 | 锝 | Tc | +4, +6, +7 | 过渡金属 |
| 44 | 钌 | Ru | +3 | 过渡金属 |
| 45 | 铑 | Rh | +3 | 过渡金属 |
| 46 | 钯 | Pd | +2, +3 | 过渡金属 |
| 47 | 银 | Ag | +1 | 过渡金属 |
| 48 | 镉 | Cd | +2 | 过渡金属 |
| 49 | 铟 | In | +3 | 后过渡金属 |
| 50 | 锡 | Sn | +2, +4 | 后过渡金属 |
| 51 | 锑 | Sb | −3 | 类金属 |
| 52 | 碲 | Te | −2 | 类金属 |
| 53 | 碘 | I | −1 | 卤素 |
| 54 | 氙 | Xe | 0 | 稀有气体 |
| 55 | 铯 | Cs | +1 | 碱金属 |
| 56 | 钡 | Ba | +2 | 碱土金属 |
| 57 | 镧 | La | +3 | 镧系元素 |
| 58 | 铈 | Ce | +3, +4 | 镧系元素 |
| 59 | 镨 | Pr | +3 | 镧系元素 |
| 60 | 钕 | Nd | +3 | 镧系元素 |
| 61 | 钷 | Pm | +3 | 镧系元素 |
| 62 | 钐 | Sm | +2, +3 | 镧系元素 |
| 63 | 铕 | Eu | +2, +3 | 镧系元素 |
| 64 | 钆 | Gd | +3 | 镧系元素 |
| 65 | 铽 | Tb | +3 | 镧系元素 |
| 66 | 镝 | Dy | +3 | 镧系元素 |
| 67 | 钬 | Ho | +3 | 镧系元素 |
| 68 | 铒 | Er | +3 | 镧系元素 |
| 69 | 铥 | Tm | +3 | 镧系元素 |
| 70 | 镱 | Yb | +2, +3 | 镧系元素 |
| 71 | 镥 | Lu | +3 | 镧系元素 |
| 72 | 铪 | Hf | +4 | 过渡金属 |
| 73 | 钽 | Ta | +5 | 过渡金属 |
| 74 | 钨 | W | +6 | 过渡金属 |
| 75 | 铼 | Re | +4, +6, +7 | 过渡金属 |
| 76 | 锇 | Os | +3, +4 | 过渡金属 |
| 77 | 铱 | Ir | +3, +4 | 过渡金属 |
| 78 | 铂 | Pt | +2, +4 | 过渡金属 |
| 79 | 金 | Au | +1, +3 | 过渡金属 |
| 80 | 汞 | Hg | +1, +2 | 过渡金属 |
| 81 | 铊 | Tl | +1, +3 | 后过渡金属 |
| 82 | 铅 | Pb | +2, +4 | 后过渡金属 |
| 83 | 铋 | Bi | +3, +5 | 后过渡金属 |
| 84 | 钋 | Po | +2, +4 | 后过渡金属 |
| 85 | 砹 | At | −1 | 卤素 |
| 86 | 氡 | Rn | 0 | 稀有气体 |
| 87 | 钫 | Fr | +1 | 碱金属 |
| 88 | 镭 | Ra | +2 | 碱土金属 |
| 89 | 锕 | Ac | +3 | 锕系元素 |
| 90 | 钍 | Th | +4 | 锕系元素 |
| 91 | 镤 | Pa | +4, +5 | 锕系元素 |
| 92 | 铀 | U | +3, +4, +5, +6 | 锕系元素 |
| 93 | 镎 | Np | +3, +4, +5, +6 | 锕系元素 |
| 94 | 钚 | Pu | +3, +4, +5, +6 | 锕系元素 |
| 95 | 镅 | Am | +3, +4, +5, +6 | 锕系元素 |
| 96 | 锔 | Cm | +3 | 锕系元素 |
| 97 | 锫 | Bk | +3, +4 | 锕系元素 |
| 98 | 锎 | Cf | +3 | 锕系元素 |
| 99 | 锿 | Es | +3 | 锕系元素 |
| 100 | 镄 | Fm | +3 | 锕系元素 |
| 101 | 钔 | Md | +2, +3 | 锕系元素 |
| 102 | 锘 | No | +2, +3 | 锕系元素 |
| 103 | 铹 | Lr | +3 | 锕系元素 |
| 104 | 𬬻 | Rf | +4 | 过渡金属 |
| 105 | 𬭊 | Db | +3, +4, +5 | 过渡金属 |
| 106 | 𬭳 | Sg | +3, +4, +5, +6 | 过渡金属 |
| 107 | 𬭛 | Bh | +3, +4, +5, +7 | 过渡金属 |
| 108 | 𬭶 | Hs | +2, +3, +4, +5, +6, +8 | 过渡金属 |
| 109 | 鿏 | Mt | — | 性质未知 |
| 110 | 𫟼 | Ds | — | 性质未知 |
| 111 | 𬬭 | Rg | — | 性质未知 |
| 112 | 鿔 | Cn | — | 性质未知 |
| 113 | 鿭 | Nh | — | 性质未知 |
| 114 | 鈇 | Fl | — | 性质未知 |
| 115 | 镆 | Mc | — | 性质未知 |
| 116 | 鉝 | Lv | — | 性质未知 |
| 117 | 鿬 | Ts | — | 性质未知 |
| 118 | 鿫 | Og | — | 性质未知 |