元素周期表：历史，结构，元素 - 化学

该元素的周期表是一种工具，让咨询目前已知的118种元素的化学性质。在执行化学计量计算，预测元素的物理特性，对其进行分类以及在所有元素之间寻找周期性特性时，这一点至关重要。

随着原子核增加质子和中子，原子变得更重，这还必须伴随着新的电子。否则，电子中性将是不可能的。因此，有些原子很轻，如氢，而有些原子很重，如oganeson。

化学上的这种心应归于谁？致科学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）在经过十多年的理论研究和实验后于1869年（将近150年前）发表了第一张周期表，试图组织当时已知的62种元素。

为此，门捷列夫依靠化学性质，与此同时，洛萨·迈耶（Lothar Meyer）发表了另一种元素周期表，该元素周期表是根据元素的物理性质进行组织的。

最初，该表包含“空白空间”，这些元素在那些年份中是未知的。但是，门捷列夫可以准确地预测其若干特性。其中一些元素是：锗（他称为eka-硅）和镓（eka-铝）。

第一周期表根据元素的原子质量对元素进行排序。这种排序揭示了元素化学性质的周期性（重复性和相似性）。但是，过渡元素与该顺序不一致，稀有气体也与该顺序不一致。

因此，必须考虑原子序数（质子数）而不是考虑原子质量来对元素进行排序。从这里，连同许多作者的辛勤工作和贡献，门捷列夫的元素周期表得到了完善和完善。

元素周期表的历史

元素

自古以来，就一直使用元素作为描述环境（更确切地说是自然）的基础。但是，那时它们被称为物质的阶段和状态，而不是中世纪所指的形式。

古希腊人相信我们居住的星球是由四个基本元素组成的：火，土，水和空气。

另一方面，在古代中国，元素的数量为五，与希腊人不同，这些元素排除了空气，而包括了金属和木材。

第一个科学发现是1669年由德国Henning Brand发明的，他发现了磷。截至该日期，所有后续项目均已记录。

值得澄清的是，在磷之前已经知道一些元素，例如金和铜。区别在于它们从未注册。

象征学

炼金术士（当今化学家的先驱者）为与星座，其发现者和发现地点有关的元素命名。

1808年，道尔顿提出了一系列用于表示元素的图纸（符号）。后来，这种符号系统被Jhon Berzelius（迄今为止使用）所取代，因为随着新元素的出现，道尔顿的模型变得更加复杂。

方案演变

19世纪，DöbereinerTriads（1817）首次尝试创建一种组织化学元素信息的地图。

多年来，发现了新的要素，从而产生了新的组织模型，直到达到当前使用的模型为止。

Chancourtois的碲化物螺钉（1862）

Alexandré-ÉmileBéguyerde Chancourtois设计了一个纸质螺旋线，显示了螺旋线图（大地螺旋线）。

在该系统中，元素相对于其原子量按升序排列。相似的项目垂直对齐。

纽兰兹八度（1865）

继Döbereiner的工作之后，英国约翰·亚历山大·雷纳·纽兰兹（John Alexander Reina Newlands）按照原子量的升序排列了化学元素，并指出每七个元素的性质相似（不包括氢）。

门捷列夫的餐桌（1869）

门捷列夫以相对于原子量的升序排列化学元素，将性质相似的元素放在同一列中。他在元素周期表模型中留有空隙，以期将来会出现新元素（除了预测其应具有的特性）。

由于尚未发现稀有气体，因此它们未出现在门捷列夫的桌上。此外，门捷列夫不考虑氢。

莫斯利的周期表（当前周期表）-1913

亨利·格温·杰弗里·莫斯利（Henry Gwyn Jeffreys Moseley）建议根据元素序号对元素周期表中的化学元素进行排序。即基于它们的质子数。

莫斯利（Moseley）在1913年提出了“周期定律”：“当元素按原子序排列时，它们的物理和化学性质就会显示出周期性的趋势。”

因此，每个水平行或周期显示一种类型的关系，而每个列或组显示另一种类型的关系。

它是如何组织的？（结构和组织）

可以看出，周期表粉彩具有几种颜色。每种颜色都会使元素具有相似的化学性质。有橙色，黄色，蓝色，紫色的列；绿色方块和苹果绿色对角线。

请注意，中间一列的单元格为灰色，因此所有这些元素必须具有某些共同点，即它们是具有半满d轨道的过渡金属。

同样，紫色方块的元素虽然来自气态物质，从微红色液体到固体黑紫色（碘）和银灰色（a），但它们的化学性质却使其成为同类物。这些性质受其原子的电子结构支配。

元素周期表的组织和结构不是任意的，而是服从一系列元素的周期属性和值的模式。例如，如果金属字符从表格的左到右减小，则不能期望在右上角有金属元素。

期间

元素根据其轨道的能级排列成行或周期。在周期4之前，当元素以原子质量的增加顺序彼此连续时，发现它们中的每8个元素的化学性质都会重复出现（约翰·纽兰兹的八度定律）。

过渡金属与其他非金属元素（例如硫和磷）一起铸造。因此，量子物理学和电子构型的进入对于理解现代元素周期表至关重要。

能量壳的轨道在经过一个周期时会充满电子（以及质子和中子的原子核）。该能量层与尺寸或原子半径紧密相关。因此，上期项目比下期项目小。

H和He处于第一（周期）能级；在第四时期的第一排灰色方块；在第六个时期排成一排的橙色方块。请注意，尽管后者似乎处于假定的第九个时期，但实际上它属于第六个，紧随Ba的黄色框之后。

团体

经过一段时间，发现质量，质子和电子数量增加。在同一列或同一组中，尽管质量和质子有所不同，但化合价壳中的电子数相同。

例如，在第一列或第一列中，H在1s ¹轨道上具有一个电子，Li（2s ¹），钠（3s ¹），钾（4s ¹）等也是如此，直到until （7s ¹）。数字1表示这些元素几乎没有价电子，因此属于第1族（IA）。每个项目处于不同的时期。

不算绿色框的氢，它下面的元素是橙色框的，称为碱金属。在任何时期，右边的另一个框是组或第2列；即，其元素具有两个价电子。

但是，如果在不知道d轨道的情况下向右移动一步，就会到达硼族（B）或13组（IIIA）。而不是第3组（IIIB）或scan（Sc）。考虑到d轨道的填充，人们开始经历灰色正方形的周期：过渡金属。

质子数与价电子

在研究元素周期表时，原子序数Z或原子核中总质子数与价电子数之间可能会产生混淆。例如，碳的Z = 6，也就是说，它有六个质子，因此有六个电子（否则它不可能是带中性电荷的原子）。

但是，在这六个电子中，有四个价。因此，其电子构型为2s ² 2p ²。表示封闭壳的两个1s ²电子，理论上它们不参与化学键的形成。

而且，因为碳具有四个价电子，所以“方便地”它位于周期表的第14组（IVA）中。

碳以下的元素（Si，Ge，Sn，Pb和Fl）具有更高的原子序数（和原子质量）；但是它们共有四个价电子。这是理解为什么某个项目属于一个组而不属于另一个组的关键。

元素周期表的元素

块s

正如刚刚说明的，第1和第2组的特征是在s轨道上有一个或两个电子。这些轨道具有球形几何形状，并且当这些轨道中的任何一个下降时，这些元素将获得增加其原子大小的层。

由于它们在化学性质和反应方式上表现出强烈的趋势，因此这些元素被组织为s嵌段。因此，碱金属和碱土金属属于该嵌段。该块元素的电子配置为ns（1s，2s等）。

尽管氦元素位于表的右上角，但其电子配置为1s ²，因此属于此块。

p区

与s块不同，此块的元素具有完全填充的s轨道，而其p轨道继续被电子填充。属于此块的元素的电子结构为ns ² np ^1-6类型（p轨道可以填充一个或最多六个电子）。

那么这个块在元素周期表中的什么位置？右边：绿色，紫色和蓝色方块；即非金属元素和重金属，例如铋（Bi）和铅（Pb）。

从硼开始，电子结构为ns ² np ¹，右边的碳又添加了另一个电子：2s ² 2p ²。接下来，嵌段p的周期2的其他元素的电子构型为：2s ² 2p ³（氮），2s ² 2p ⁴（氧），2s ² 2p ⁵（氟）和2s ² 2p ⁶（氖）。

如果下降到较低的周期，则能量级别为3：3s ² 3p ^1-6，依此类推，直到块p结束。

请注意，关于该块的最重要的事情是，从周期4开始，其元素已完全填充d轨道（右侧的蓝色框）。简而言之：块s在元素周期表的左边，块p在右边。

代表元素

有哪些代表性元素？它们是一方面容易失去电子，或者另一方面获得它们以完成价八位位组的电子。换句话说：它们是s和p块的元素。

他们的小组与其他小组的区别是在末尾加上字母A。因此，共有八类：从IA到VIIIA。但是目前，现代元素周期表中使用的编号系统是阿拉伯语，从1到18，包括过渡金属。

因此，硼基可以是IIIA或13（3 + 10）；碳基，增值税或14；惰性气体，表右边的最后一个，VIIIA或18。

过渡金属

过渡金属是灰色方块的所有元素。在它们的整个周期中，它们的d轨道被填充，它们是五个，因此可以有十个电子。由于它们必须具有十个电子才能填充这些轨道，因此必须有十个基团或列。

在旧的编号系统中，每个组都用罗马数字和末尾的字母B表示。第一类，是IIIB（3），铁，钴和镍VIIIB具有非常相似的反应性（8、9和10），而锌IIB（12）。

可以看出，用阿拉伯数字识别组比使用罗马数字识别组容易得多。

内部过渡金属

从周期表的周期6开始，f轨道在能量上变得可用。这些必须比d轨道更先填充；因此，通常将其元素分开放置，以免桌子太长。

最后两个周期（橙色和灰色）是内部过渡金属，也称为镧系元素（稀土）和act系元素。有七个f轨道，需要十四个电子来填充，因此必须有十四个组。

如果将这些组添加到周期表中，则总共将有32个（18 + 14），并且将有一个“长”版本：

资料来源：桑德（Sandbh），来自Wikimedia Commons

浅粉色行对应于镧系元素，而深粉色行对应于in系元素。镧，Z = 57的La，act，Z = 89的Ac和整个f嵌段与dium属于同一族。为什么？因为scan具有nd ¹轨道，该轨道存在于其余的镧系元素和act系元素中。

La和Ac具有化合价构型5d ¹ 6s ²和6d ¹ 7s ²。当您在两行中向右移动时，4f和5f轨道开始填充。填充后，您将找到元素Lu和Lurencio Lr。

金属和非金属

将元素周期表放在蛋糕的后面，即使在其上呈细长形，也可以在上部图像中更方便地求助。目前，提到的绝大多数元素都是金属。

在室温下，所有金属都是具有银灰色颜色的固态物质（除汞以外的液态液体）（铜和金除外）。而且，它们通常坚硬而有光泽。尽管block的软而脆弱。这些元素的特点是易于失去电子并形成M ⁺阳离子。

在镧系元素的情况下，它们失去三个电子5d ¹ 6s ²成为三价M ³⁺阳离子（例如La ³⁺）。就铈而言，它能够失去四个电子（Ce ⁴⁺）。

另一方面，非金属元素构成元素周期表的至少一部分。它们是具有共价连接的原子（例如硫和磷）的气体或固体。全部都位于块p中；更确切地说，在金属管的上部，由于下降到较低的周期，金属特性（Bi，Pb，Po）增加。

同样，非金属不是失去电子，而是获得电子。因此，它们形成阴离子X ^-具有不同的负电荷：-1卤素（组17）和-2硫属元素（第16族，氧的）。

金属族

金属内部有一个内部分类，以区分它们：

-第1组金属为碱性

-第2组，碱土金属（Becambara先生）

-第3组（IIIB）family家族。该家族由Y的首领scan，钇Y，镧，act和所有镧系元素和act系元素组成。

-第4组（IVB），钛族：Ti，Zr（锆），Hf（ha）和Rf（钌）。它们有多少个价电子？答案在您的小组中。

-第5组（VB），钒族。第6组（VIB），铬族。依此类推，直到第12组（IIB）的锌族。

准金属

金属特征从右到左，从上到下增加。但是，这两种化学元素之间的界限是什么？该边界由被称为准金属的元素组成，这些元素具有金属和非金属的特征。

类金属可以在“阶梯”的元素周期表中看到，该阶梯以硼开始，以放射性元素a结束。这些元素是：

-B：硼

-硅：是的

-锗：锗

-砷：砷

-Sb：锑

-Te：碲

-在：a

这七个元素中的每一个都表现出中间性质，该中间性质根据化学环境或温度而变化。这些特性之一是半导体，即准金属是半导体。

气体

在陆地条件下，气态元素是那些轻的非金属，例如氮，氧和氟。同样，氯，氢和稀有气体也属于这一类别。在所有这些中，最具代表性的是稀有气体，因为它们的反应和表现为自由原子的趋势较低。

后者可在周期表的第18组中找到：

-Helio，他

-Ne，Ne

-氩气，氩气

-k

-氙气氙气

-Rdon，Rn

-最近，合成惰性气体oganeson Og。

所有稀有气体的化合价构型均为ns ² np ⁶；也就是说，它们具有整个价八位位组。

其他温度下元素的聚集状态

元素处于固态，液态或气态，具体取决于温度和它们之间相互作用的强度。如果地球温度降到绝对零（0K），那么所有元素都会冻结；除了氦，氦会冷凝。

在这种极端温度下，其余气体将以冰的形式出现。

在另一个极端，如果温度约为6000K，“所有”元素将处于气态。在这种情况下，您实际上可以看到金，银，铅和其他金属的云。

用途与应用

元素周期表本身一直并且将永远是用于查询元素的符号，原子质量，结构和其他属性的工具。在执行化学计量计算时，这是非常有用的，化学计算是实验室内部和外部许多任务的日常工作。

不仅如此，元素周期表还允许您比较同一组或同一时期的元素。因此，可以预测元素的某些化合物是什么样的。

氧化物配方的预测

例如，对于碱金属氧化物，由于它们具有一个化合价电子，因此化合价为+1，因此它们的氧化物分子式应为M ₂ O 型，并用该氧化物进行了验证。氢，水的，H ₂ O.还与钠的氧化物，钠₂ O，和钾的，K ₂ O.

对于其他基团，它们的氧化物必须具有通式M ₂ O _n，其中n等于基团编号（如果元素来自块p，则计算n-10）。因此，属于第14族的碳形成CO ₂（C ₂ O _4/2）；16族SO ₃（S ₂ O _6/2）中的硫；和氮，来自第15组，N ₂ O ₅。

但是，这不适用于过渡金属。这是因为铁，即使属于第8组，也不会失去8个电子，而是失去2或3个电子。因此，与其记住公式，不如注意每个元素的化合价更为重要。

元素的化合价

周期表（有些）显示了每个元素的可能化合价。知道了这些，就可以预先估计化合物的名称及其化学式。如上所述，价与组号有关；尽管它不适用于所有群体。

价原子更多地取决于原子的电子结构，以及它们实际上可以获取或丢失的电子。

通过知道价电子的数量，您还可以从此信息开始了解化合物的路易斯结构。因此，元素周期表使学生和专业人士可以绘制结构草图，并为探究可能的几何形状和分子结构腾出空间。

数字周期表

如今，技术已使元素周期表变得更加通用，并为每个人提供了更多信息。其中有几个为每个元素带来醒目插图，并简要概述了其主要用途。

您与他们互动的方式可以加快他们的理解和学习速度。元素周期表应该是一种令人赏心悦目的工具，易于探索，并且了解其化学元素的最有效方法是从各个时期到每个小组都要经过它。

周期表的重要性

今天，元素周期表由于其元素之间的详细关系而成为化学中最重要的组织工具。它的使用对于学生和老师以及研究人员和化学和工程领域的许多专业人士都是必不可少的。

仅通过查看元素周期表，您便可以快速有效地获取大量信息，例如：

-锂（Li），铍（Be）和硼（B）导电。

-锂是碱金属，铍是碱土金属，硼是非金属。

-锂是三者中最好的导体，其次是铍，最后是硼（半导体）。

因此，通过在周期表中定位这些元素，可以立即得出它们的导电趋势。

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