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元素周期表的一格中,通常左上方(或上方)显示原子序数,中央以较大字体显示元素符号(如碳为C,氧为O),下方则一并标注元素名称和原子量(平均质量)。由于原子量是反映自然界中各同位素比例的平均值,因此大多以小数而非整数形式呈现。
元素周期表的横行称为周期(period),同一周期的元素电子层数相同。第1周期有1个电子层,第2周期有2个,以此类推,每往下一行电子层数增加1个,目前的元素周期表共有7个周期。
纵列称为族(group),从第1族到第18族。同一族的元素由于最外层电子(最外侧电子层的电子)数目相同,化学性质往往相近。例如第1族(锂、钠、钾等)是反应性较强的碱金属,第18族(氦、氖、氩等)则是几乎不发生反应的稀有气体。
元素周期表以一条阶梯状分界线为基准,左侧大部分为金属,右上方为非金属,在这条分界线附近则分布着硼、硅、锗这类同时具备金属和非金属部分性质的类金属(半金属)。金属大多具有光泽,导电导热性良好;非金属则大多具有相反的性质。
元素周期表还可以根据电子填充的轨道类型划分为s区、p区、d区、f区。第1、2族属于s区,第13~18族属于p区,中间的过渡金属属于d区,最下方单独分离出的镧系、锕系元素属于f区,这反映了各元素最后一个电子进入的是哪种轨道。
元素的化学性质主要由最外层电子数决定。同族元素即便电子层数(周期)不同,只要最外层电子数相同,它们与其他原子结合的方式或反应活性就会表现出相似性。这正是门捷列夫最初能够按照周期性性质将元素整理成表的核心原理。
在元素周期表中,电负性(原子与其他原子结合时吸引电子的能力)大体上从左下方向右上方递增,氟(F)的电负性最大。相反,原子半径则呈现出从右上方向左下方递增的趋势,这是因为在同一周期内,核电荷增大会更强地吸引电子;而在同一族内,电子层数增多所致。
元素周期表起源于1869年,俄国化学家门捷列夫在按原子量顺序排列当时已知元素的过程中,发现了周期性规律,并将其整理成表。此后,周期表按照原子序数(质子数)重新排列,逐渐完善为今日的形式,如今已收录全部118种元素。
如果对每一格中标注的原子序数和最外层电子的含义还不太理解,建议先查看原子结构基础知识。
如果您对各元素的详细信息感兴趣,不妨一并使用收录全部118种元素数据的互动元素周期表工具。本页内容则专注于介绍如何"读懂"元素周期表本身。
第3族到第12族的过渡金属大多属于d区,这些元素的共同特点是可以拥有多种氧化态,且往往容易形成带颜色的化合物。