关于元素周期表，你需要知道的一切

无论挂在教室墙上，摆在宿舍房间里，还是印在 T 恤上，元素周期表都像其他任何图像一样，强烈地宣告着“科学！”。为什么不呢？这个表拥有 118 个元素，并且还在不断增加，列出了所有已知的化学元素，它们是构成宇宙中所有物质的（大部分）不可变的构件。

但它不仅仅是一份随机的元素列表。元素周期表的组织方式揭示了元素的行为和特征：从原子大小、密度和丰度，到它与其他元素可能如何相互作用。

元素 101

万物都由原子构成，原子又由更小的粒子构成：电子围绕一个由中子和质子构成的中心原子核半随机地运动。（中子和质子本身又由其他粒子构成：夸克。）质子的数量，也称为原子序数，定义了一个元素——改变它，就改变了元素本身。

如何阅读周期表

许多周期表都包含**原子序数**（质子数）和**原子量**（取决于质子和中子）。有时会列出每个元素的完整名称，但通常只包含一个或两个字母的符号，这些昵称使复杂的化学式更加简洁。如果符号与名称不匹配（例如金的 Au 和钠的 Na），则很可能是基于该元素的原拉丁文名称（aurum 和 natrium）。

同一列中的元素通常具有相似性，因此化学家称它们为**族**。大致来说，一个族越靠右，其可用于与其他元素相互作用的电子就越多。第一族，称为碱金属，只有一个这样的电子，当与拥有更多电子的元素（例如第 17 族的卤素）反应时很容易失去。最后一列的惰性气体之所以得名，是因为它们几乎已达到它们能容纳的电子数的极限，因此不易与其他元素反应——就像古代的贵族一样。

周期表中的行称为**周期**，目前我们有七个周期。它们按照原子序数顺序排列元素，然后截断并在新行中继续，重复已建立的化学性质模式。构建周期表的棘手之处在于知道何时截断——或者说，每一行包含多少列（族）。

**镧系元素和锕系元素**——那两行单独浮动、以其首个成员镧和锕命名——之所以被孤立，是为了迁就有限的空间。它们真正属于其他元素之中，但完整不间断的表格会太笨重，占用太多空间。

周期表的形状可能看起来不规则，但它反映了电子围绕原子核的复杂轨道。它们不是像行星围绕太阳那样以整齐的圆周运动；相反，电子会散布成称为轨道的形状，这取决于附近有多少其他电子。例如，前两列包括球形的 *s* 轨道，最多可容纳两个电子；从硼到氖的大块列将具有不同形状哑铃状 *p* 轨道的元素分组。

元素周期表

请借此机会仔细看看元素周期表，亲眼看看它隐藏的洞察力。

第一个元素周期表

科学家们早已创建了已知元素的初步表格，但 150 年前，一位俄国化学家赋予了现代表格强大的力量。1869 年，德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）提出了我们现在称之为周期律：当元素按照原子量递增的顺序排列时，诸如熔点和原子半径等特定趋势会随着元素的重复而周期性出现。在一行结束时开始新的一行，你就会得到一个与当前周期表非常相似的表格，其中列代表共同的特征。

但至关重要的是，门捷列夫并不严格遵守自己的规则。他在表格中留下了空白，认为未发现的元素可能就位于此处，甚至（正确地）预测了其中一些元素的属性。而且，他有时会为了将相似的元素放在一起而稍微调整排列，即使它们在技术上不符合顺序。结果是，20 世纪初化学家们了解到，元素的真正顺序不是由原子量决定的，而是由元素原子核中的质子数决定的——这一见解得益于门捷列夫的调整，在表格上只产生了微小的变化。

如今，科学家们已经填补了表格中的所有空白。最新的元素是在 12 年前发现的，我们目前还在寻找更多，希望开启全新的一个周期。

新元素的名称和符号由谁来确定？

发现者说了算——只要国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）批准。IUPAC 通常建议名称以“-ium”结尾以保持一致性，过去的惯例是纪念地点（例如镄、钋）、人物（例如锔、爱因斯坦ium）甚至行星（例如铀、钚）。在一个元素被正式命名之前，它的占位符名称是基于其原子序数的拉丁文名称：118 号元素鿫（oganesson）曾被称为“ununoctium”（一-一-八-鎓）。

还有其他周期表吗？

虽然熟悉的矩形是元素周期表中最具标志性和标准的版本，但也存在其他组织方式，例如 ADOMAH 表，它强调电子形状，以及奥托·西奥多·本菲（Otto Theodor Benfey）的螺旋形表格，它更紧凑和连续。