什麼是週期表？簡單說明

週期表是一張依原子序（每個原子核中的質子數）排列全部 118 種已知化學元素的圖表。元素被安排在稱為週期的橫列和稱為族的縱行中，因此化學性質相似的元素會排在同一行。這個規律讓你光從元素所在的位置，就能預測許多資訊。

依原子序排列

每種元素都有自己的原子序。氫有 1 個質子，所以原子序是 1；氦是 2，碳是 6，鐵是 26，而目前已命名的最重元素鿫是 118。從左到右讀每一橫列，原子序在格子與格子之間逐一加 1，只有鑭系元素和錒系元素被移到下方的橫列中，是例外。

電中性原子的電子數與質子數相同，所以原子序也代表電子數。這些電子，尤其是最外層的電子，決定了元素如何反應，因此依原子序排列會使性質每隔一段固定間隔就重複出現。這種重複的規律就是「週期性」的意思。

在 1800 年代，有好幾位化學家嘗試整理元素，但讓週期表聞名於世的版本，是由俄國化學家門得列夫在 1869 年發表的。他依原子量排列當時已知的 63 種元素，並把性質相似的元素放在一起。

門得列夫在他的規律中認為應該有某種元素的位置留下空格，並預測了這些缺漏元素的性質。後來鎵（1875 年發現）、鈧（1879 年）和鍺（1886 年）填補了其中三個空格，它們的性質與他的預測相當接近。

1913 年，英國物理學家莫斯萊證明排列順序真正的依據是原子序，而不是原子量。這解釋了為什麼少數幾對元素，例如碲（原子量 127.6）和碘（126.9），必須打破質量順序來擺放，才能落在正確的族中。

週期表上的每個方格描述一種元素。大多數週期表至少會顯示四項資訊：原子序、一到兩個字母的元素符號、元素名稱和原子量。

以鐵為例：原子序 26，符號 Fe，原子量 55.845。原子量是該元素各天然同位素質量的加權平均值，所以通常不是整數。同一個數字也代表 1 莫耳該元素以克為單位的質量，這就是鐵的莫耳質量為 55.845 g/mol 的原因。

元素符號的第一個字母一定是大寫，如果有第二個字母，則為小寫。Co 是鈷，而 CO 是一氧化碳，是碳和氧的化合物。

26Fe鐵55.845

18 條縱行稱為族。同一族的元素通常有相同數目的外層電子，所以反應方式相似：第 1 族的鹼金屬都會與水反應，而第 18 族的惰性氣體則幾乎不與任何物質反應。

7 條橫列稱為週期。週期數告訴你原子使用了幾個電子殼層；位於第 3 週期的鈉，電子分布在三個殼層中。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，元素的性質也由左邊的金屬逐步轉變為右邊的非金屬。

週期表右側有一條鋸齒狀的「階梯」線，把金屬和非金屬分開。超過 80 種元素是金屬，占據左側和中間。碳、氮、氧、鹵素和惰性氣體等非金屬位於右上方；氫雖然被放在第 1 族的最上方，但它也是非金屬。矽等類金屬則沿著階梯分布，兼具兩者的性質。

主表下方另外的兩列是鑭系元素（57–71 號）和錒系元素（89–103 號）。它們屬於第 6 和第 7 週期，但印在下方，是為了讓週期表保持方便閱讀的寬度。

鹼金屬鹼土金屬過渡金屬後過渡金屬類金屬反應性非金屬鹵素惰性氣體鑭系元素錒系元素性質未知

一旦知道元素的位置，你就能預測它的行為。鈉在第 1 族，所以會失去一個電子形成 Na⁺；氯在第 17 族，所以會得到一個電子形成 Cl⁻。各一個剛好平衡，這就是食鹽為 NaCl 的原因。同樣的推理能幫助你預測化學式、電荷和鍵的類型，而不必死記每一項事實。