週期表的族與週期 | Periodic Table X

週期表上的族和週期是什麼？

族是週期表的 18 條縱行，週期是 7 條橫列。同一族的元素通常有相同數目的價電子，因此化學性質相似。同一週期的元素有相同數目的電子殼層，性質由左到右逐漸變化。

族：18 條縱行

族由左至右編號為 1 到 18。這是 IUPAC（制定化學命名規則的國際組織）建議的編號方式。許多美國教科書也使用較舊的系統，只替主族編號，從 1A 到 8A，所以你可能會看到第 17 族被稱為 7A 族，第 18 族被稱為 8A 族。

第 1、2 族以及第 13 到 18 族是主族。位於週期表中間的第 3 到 12 族則是過渡金屬。

同一主族的元素有相同的外層電子排列。鋰（[He] 2s¹）、鈉（[Ne] 3s¹）和鉀（[Ar] 4s¹）各有一個價電子，很容易失去而形成 +1 離子，例如 Na⁺。這就是為什麼這三種都是柔軟、閃亮的金屬，與水反應會產生氫氣和氫氧化物。

週期表右側也適用同樣的概念。氟、氯、溴和碘各有七個價電子（ns² np⁵），再得到一個電子就形成 −1 離子，例如 Cl⁻。因此它們與鈉結合時都是 1:1 的比例：NaF、NaCl、NaBr 和 NaI。

第 1 族

第 1 族除了氫以外，是鹼金屬：鋰、鈉、鉀、銣、銫和鍅。第 2 族是鹼土金屬，從鈹到鐳。第 3 到 12 族是過渡金屬，包括鐵、銅、銀和金等日常生活中的金屬。

第 13 族是硼族，第 14 族是碳族。第 15 族是氮族，也稱為 pnictogens，第 16 族是氧族，也稱為 chalcogens（硫族）。第 17 族是鹵素，例如氟、氯、溴和碘，第 18 族是惰性氣體，例如氦、氖、氬、氪、氙和氡。

週期由上到下編號為 1 到 7。週期數等於原子所使用的最外層電子殼層：第 3 週期的每個元素，從鈉到氬，價電子都在第三殼層（3s 和 3p）。

各週期的長度不同，因為每個週期填入的次殼層組合不同。第 1 週期只有 2 種元素（氫和氦），第 2 和第 3 週期各有 8 種，第 4 和第 5 週期各有 18 種，第 6 和第 7 週期各有 32 種，這裡把印在主表下方的鑭系元素和錒系元素也算在內。

週期 3

沿著週期由左往右，每個元素都比前一個多一個質子和一個電子。額外的電子進入同一個外層殼層，同時原子核日益增加的正電荷把它們拉得更緊。

結果是原子通常變得越來越小，電負度和游離能上升，元素也從金屬變成非金屬。第 3 週期清楚地展示了這一點：鈉、鎂和鋁是金屬，矽是類金屬，磷、硫和氯是非金屬，氬則是惰性氣體。電負度從鈉的 0.93 一路升到氯的 3.16。

你可以從元素的電子組態推算出它的位置。最高的殼層編號就是週期。對 s 區元素來說，族數等於外層電子數；對 p 區元素來說，則要再加 10。硫是 [Ne] 3s² 3p⁴：最高殼層是 3，所以在第 3 週期，6 個外層電子使它位於第 16 族。鈣是 [Ar] 4s²，所以在第 4 週期、第 2 族。

氦是需要特別留意的例子。它只有 2 個電子（1s²），卻位於第 18 族，因為和其他惰性氣體一樣，它的外層殼層是填滿的。

三道關於這堂課的小測驗。

1. 週期表有多少個族？

顯示答案

18 — 週期表有 18 條縱行，稱為族，以及 7 條橫列，稱為週期。

2. 為什麼鋰、鈉和鉀的反應方式相似？

顯示答案

它們各有一個價電子 — 這三種元素都有一個外層電子，很容易失去而形成 +1 離子，例如 Na⁺。

3. 硫的電子組態是 [Ne] 3s² 3p⁴。它位於第幾週期？

顯示答案

3 — 電子組態中最高的殼層編號是 3，所以硫在第 3 週期；它的 6 個外層電子使它位於第 16 族。