元素周期律

自然界的所有客观事物都是互相联系和具有内部规律的。为了认识元素性质之间存在的规律性变化,将第3～18号元素原子的最外层电子数、原子半径、主要化合价以及元素的金属性和非金属性列成表2-4。

表2-4　第3～18号元素性质的周期性变化

*稀有气体元素的原子半径测定的依据与其他元素不同,数值不具有可比性,故不列出

仔细比较表中各元素的性质,可以发现,随着原子序数的递增,元素的各种性质都呈现出周期性变化,即每间隔一定数目的元素之后,又出现了与前面元素性质相类似的元素。

(一)原子最外层电子数的周期性变化

从3号元素锂至10号元素氖,原子最外层电子数由1个递增至8个(由于K层最多为2个电子,所以氢与氦的原子最外层电子数分别为1个和2个),达到稳定结构;从11号元素钠至18号元素氩,原子最外层电子数也从1个递增到8个。若对18号以后的元素继续研究,同样发现,每隔一定数目的元素,也会重复出现原子最外层电子数从1个递增至8个的情况。后面的元素,原子最外层电子数也有这样的变化趋势。因此可得出结论:随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子数呈现周期性变化。

(二)原子半径的周期性变化

从表2-4中可看出,由锂到氟,随原子序数的递增,原子半径由大逐渐变小;再由钠到氯,随原子序数的递增,原子半径也由大逐渐变小。后面的元素,原子半径也有类似的变化趋势。因此可得出结论:随着原子序数的递增,元素原子的半径呈现周期性变化。

(三)元素化合价的周期性变化

从11号元素至18号元素,化合价的变化基本上延续了3号元素至10号元素的变化:最高正化合价由+1依次递增到+7(氧、氟例外);非金属元素的负化合价由-4递变到-1,且最高正化合价与负化合价的绝对值之和为8;稀有气体元素的化合价为0。18号以后的元素的化合价也有相似的变化。因此可得出结论:元素的化合价随原子序数的递增而呈现周期性的变化。

(四)元素金属性和非金属性的周期性变化

从表中可看出,由锂至氖,由钠至氩,随着原子序数的递增,两组元素都是从活泼金属开始,金属性逐渐减弱,再逐步过渡至非金属,非金属性逐渐增强,到活泼的非金属,最后是稀有气体。18号以后的元素,其金属性和非金属性也有类似的规律性变化。因此可得出结论:随着原子序数的递增,元素的金属性和非金属性呈现周期性变化。

综上所述,可归纳出结论:元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的规律称为元素周期律。

元素原子核外电子排布的周期性变化是元素性质周期性变化的实质。因此,元素周期律深刻地揭示了原子结构和元素性质的内在联系。必须指出的是,元素性质的周期性变化,并不是简单地和机械地重复,而是一种循环的递进的变化。