元素周期表的结构

1，周期

元素周期表中的横行称为周期，目前共有 7 个周期。周期的划分与元素原子的电子层数密切相关，同一周期的元素原子具有相同的电子层数。第 1 周期仅包含氢（H）和氦（He）两种元素，其原子只有 1 个电子层，是最短的周期。第 2、3 周期各包含 8 种元素，原子有 2 个和 3 个电子层，被称为短周期。第 4、5 周期各包含 18 种元素，原子有 4 个和 5 个电子层，属于长周期。第 6、7 周期为特长周期，第 6 周期包含 32 种元素，第 7 周期若全部填满也将包含 32 种元素，这两个周期中包含了镧系（从镧（La）到镥（Lu）共 15 种元素）和锕系（从锕（Ac）到铹（Lr）共 15 种元素）元素。随着周期数的增加，元素的原子半径逐渐增大，电子层数增多，原子核对最外层电子的吸引作用逐渐减弱，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

2，族

元素周期表中的纵列称为族，分为主族（用 A 表示）和副族（用 B 表示），还有第 Ⅷ 族和 0 族。主族元素的族序数等于其最外层电子数，从第 ⅠA 族到第 ⅦA 族，最外层电子数从 1 递增到 7。第 ⅠA 族（除氢外）为碱金属元素，如锂（Li）、钠（Na）、钾（K）等，它们的原子最外层只有 1 个电子，化学性质活泼，在化学反应中容易失去电子形成阳离子。第 ⅦA 族为卤族元素，如氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）等，原子最外层有 7 个电子，在化学反应中容易得到 1 个电子形成阴离子，具有较强的非金属性。副族元素位于周期表中间部分，从第 ⅠB 族到第 ⅦB 族以及第 Ⅷ 族。副族元素的原子结构较为复杂，其性质兼具金属性和一些特殊的化学性质，许多副族元素具有多种氧化态，在催化、材料等领域有重要应用。第 Ⅷ 族包含铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）等元素，它们具有相似的化学性质，在工业生产和生物体内都具有重要作用。0 族为稀有气体元素，如氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）等，它们的原子最外层电子达到稳定结构（氦为 2 个电子，其余为 8 个电子），化学性质非常稳定，通常情况下不易与其他物质发生化学反应。

元素性质的周期性变化

1，原子半径

原子半径是元素的重要性质之一，在元素周期表中呈现出明显的周期性变化规律。同一周期从左到右，随着原子序数的增加，原子核内质子数增多，对核外电子的吸引作用增强，电子云向原子核收缩，原子半径逐渐减小。例如，在第 3 周期中，钠（Na）的原子半径较大，随着原子序数依次递增到氯（Cl），原子半径逐渐减小。同一主族从上到下，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。如碱金属元素中，锂（Li）的原子半径最小，随着原子序数增大，钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）的原子半径依次增大，因为电子层数的增加使得电子云的空间分布范围增大，原子核对最外层电子的吸引作用相对减弱。

2，金属性与非金属性

元素的金属性和非金属性在元素周期表中也呈现出周期性变化。同一周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。以第 3 周期为例，钠（Na）、镁（Mg）、铝（Al）表现出较强的金属性，钠与水剧烈反应生成氢气，镁与热水反应，铝与酸反应较为剧烈；而硅（Si）、磷（P）、硫（S）、氯（Cl）则表现出非金属性，硅能与强碱反应，磷、硫、氯能与金属反应形成相应的化合物，且氯的非金属性最强，在与金属反应时更容易获得电子。同一主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。如碱金属元素，从上到下，金属性逐渐增强，钾与水的反应比钠更剧烈，铯的金属性更强；卤族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，氟气与氢气在暗处就能剧烈反应，而碘与氢气反应则需要较高的温度和催化剂。

3，化合价

元素的化合价与原子的最外层电子数密切相关，在元素周期表中也具有一定的周期性变化规律。主族元素的最高正化合价等于其族序数（氧、氟除外，氧通常显 -2 价，氟显 -1 价），最低负化合价等于族序数 - 8。例如，第 ⅠA 族元素的最高正化合价为 +1 价，第 ⅦA 族元素的最高正化合价为 +7 价，最低负化合价为 -1 价。在同一周期中，从左到右，元素的最高正化合价逐渐升高，最低负化合价从 -4 价逐渐升高到 -1 价。如第 3 周期中，钠（Na）的最高正化合价为 +1 价，镁（Mg）为 +2 价，铝（Al）为 +3 价，硅（Si）的最高正化合价为 +4 价，最低负化合价为 -4 价，磷（P）的最高正化合价为 +5 价，最低负化合价为 -3 价，硫（S）的最高正化合价为 +6 价，最低负化合价为 -2 价，氯（Cl）的最高正化合价为 +7 价，最低负化合价为 -1 价。