元素周期表是如何排布的?有几个族?有周期几个?有什么作用
元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式,它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表简称周期表。元素周期表有很多种表达形式,目前最常用的是维尔纳长式周期表。元素周期表有7个周期,有16个族和4个区。元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构。周期表中同一横列元素构成一个周期。同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。同一纵行(第Ⅷ族包括3个纵行)的元素称“族”。族是原子内部外电子层构型的反映。例如外电子构型,IA族是ns1,IIIA族是ns2 np1,O族是ns2 np6, IIIB族是(n-1) d1·us2等。元素周期表能形象地体现元素周期律。根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。当年,门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质,经过综合推测,成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表,指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。
化学元素周期表最早由门捷列夫于1869年编定
课本上标的就是原子的价电子,就是外围的电子
1s(1)是外围电子层排布(括号中的1表示1个电子层),(氢)为元素,“5f⑶6d⑴7s⑵”中的d s f 表示不同的电子亚层
亚层电子层
、n、l、m、ms表示薛定谔方程是描述微观粒子运动的基本方程,1927年奥地利物理学家薛定锷将光的波动方程引申来描述原子中单个电子运动规律建立起来的,是一个二阶偏微分方程。 在解方程时,为了使解出的函数有合理的物理意义,还必须引入一套参数 n、l、m 作为限制条件。这一套参数在量子化学中称为量子数。其取值规则为:
n = 1,2, 3,…,∞ n 为自然整数
l ≤ n – 1 l = 0,1,2,…, ( n -1)
|m| ≤ l m = 0, ±1, ±2, … , ±l
1、主量子数(n)
描述电子离核的远近,确定原子的能级或确定轨道能量的高低。决定轨道或电子云的分布范围。一般,n 值越大,电子离核越远,能量越高。主量子数所决定的电子云密集区或能量状态称为电子层(或主层)。
主量子数 n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, … (共取n个值)
电子层符号 K,L,M,N, O, P, Q , …
2、角量子数(副量子数)( l )
同一电子层(n)中因副量子数(l)不同又分成若干电子亚层(简称亚层,有时也称能级)。 l确定同一电子层中不同原子轨道的形状。在多电子原子中,与 n 一起决定轨道的能量。
副量子数 l = 0, 1, 2, 3, 4, …, n-1 (共可取 n 个值))
亚层符号 s, p、 d、 f、 g……
3、磁量子数(m)
确定原子轨道在空间的伸展方向。
m = 0, ±1, ±2, ±3, …, ±l 共可取值( 2l +1)个值
s、p、d、f轨道空间伸展方向数分别为1、3、5、7 ( m的取值个数)
m的每一个取值表示具有某种空间方向的电子轨道,同一个亚层l的m的取值对应亚层的不同伸展方向,在没有外加磁场的条件下,同一个亚层的能量相同,即在n, l 相同,m不同的轨道能量相同,将能量相同的轨道互称为等价轨道或简并轨道。
n 、l决定了电子的能量大小,l决定了电子运动的动量大小,由于n、l是量子化的,所以电子的能量、动量都是量子化的,m决定了同一角动量l在空间的不同分布。
角动量的方向不同,轨道磁矩不同,与外加磁场的相互作用不同,由于轨道磁矩的方向是量子化的与外磁场的作用能也是量子化的,从而m不同附加的能量值不同,本来2l+1个轨道在外加磁场中发生能级分裂,被称为赛曼效应。在外加磁场下计算动量在磁场方向投影大小是利用m。
4、ms每个电子都在自旋,在量子力学计算自旋动量大小时取1/2,方向有两个,在计算有外磁场时自旋动量在磁场方向投影大小去±1/2。
根据波利不相容原则在原子中没有四个量子数完全相同的电子,因此对于同一个亚层l,能容纳的电子个数为2(2l+1)
2、n、l、j、mj表示
由上可知存在轨道角动量、自旋角动量,因此将产生轨道磁矩和自旋磁矩,轨道磁矩在原子范围内形成一个磁场,自旋磁矩相对于磁场将有两种不同的取向,因而产生不同的附加能量。
电子运动:轨道运动+自旋运动
电子总角动量:J=L+S (矢量)可知总角动量也是量子化的
量子力学可知: J=根号j(j+1)h j=|l+-s| s=1/2
l=0时即s轨道电子,j=1/2,由量子力学计算轨道磁矩为0,只有自旋磁矩
L=0 J=S=根号3/4h
l=1,p轨道时j =1/2、3/2 ,J有两个值
同理d轨道分裂为j =3/2、5/2,f轨道分裂为j =5/2、7/2,……
由上可知总角动量的大小与j有关,在有外加磁场的时候动量在磁场方向的投影大小由mj计算,mj的取值范围为 –j,-j+1, …,-1/2,1/2, …,j-1,j
如果j=l+1/2,mj共2l+2个,j=l-1/2,mj共2l个
电子的定态可以用量子数n,l,m,ms表示,自旋条件下每个亚层l 量子数为 2(2l+1)个,也可以用量子数n,l,j,mj表示,在自旋耦合条件下共有2(2l+1)个量子数。
在不考虑轨道-自旋耦合的时候,动量大小有l决定,在外磁场下方向由m确定,考虑轨道-自旋耦合时,动量大小由j决定,在外磁场下方向由mj确定。
在耦合后,在没有外加磁场的时候,一个电子的能量表示:
E=E(n,l)+ΔE(j,n,l)
能量主要有主、角量子数确定,当l=0,s轨道没有耦合,ΔE=0,当j=l+1/2时ΔE>0,当j=l-1/2时ΔE<0
在光谱分析时考虑自旋耦合,除了s轨道外,p,d,f轨道都分裂为两个能级,能量由低到高依次为:
s——p1/2——p3/2——d3/2——d5/2——f5/2——f7/2
有7个周期,16个族。每一个横行叫做一个周期,每一个纵行叫做一个族(VIII族包含三个纵列)。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。共有16个族,从左到右每个纵列算一族(VIII族除外)。
同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径递减(0族元素除外)。同一族中,由上而下,最外层电子数相同,核外电子层数逐渐增多,原子半径增大,原子序数递增,元素金属性递增,非金属性递减。
扩展资料:
元素周期表记忆技巧
一价氢氟钾钠银 二价氧钡钙镁锌
三铝四硅五价磷 二四六硫二四碳
一二铜汞二三铁一五七氯要记清
正一铜氢钾钠银 正二铜镁钙钡锌
三铝四硅四六硫 二四五氮三五磷
一五七氯二三铁 二四六七锰为正
碳有正四与正二 再把负价牢记心
负一溴碘与氟氯 负二氧硫三氮磷
正一氢银和钾钠 正二钙镁钡锌汞和铜
铝正三 硅正四 亚铁正二铁正三
氯在最后负一价 氧硫最后负二价
莫忘单质价为零
氢正一 氧负二
一价钾钠银 二价钡镁锌钙
三价铝 铁可变价
铜汞二价最常见
钾钠氢银正一 二钙钡镁锌
铝正三氧负二 氯常见负一
硫负二正四六 铁有正二三
一二铜二四碳 单质永归零
钾钠银氢+1价,氟氯溴碘-1价;
钙镁钡锌+2价,通常氧是-2价
二三铁,二四碳,三铝四硅五价磷;
一三五七正价氯,二四六硫锰四七;
铜汞二价最常见,单质化合价为零。
周期表中,把 电子层 相同的元素,按照 原子序数 递增的顺序从左到右排成横行;再把不同横行中电子层结构相似 最外层电子数 相同的元素,按照 电子层数 递增的顺序由上而下排成纵行。
(一)元素周期表的结构
1、周期:元素周期表共有 七 个横行,每一横行称为 一个周期 故元素周期表共有 七 个周期
①周期序数与电子层数的关系 相等 :②周期的分类
元素周期表中,我们把1、2、3周期称为 短周期 , 4567 周期称为长周期,
2、族:元素周期表共有 18 个纵行,除了 8,9,10 三个纵行称为Ⅷ外,其余的每一个纵行称为一个 族 ,故元素周期表共有 16 个族。族的序号一般用罗马数字表示。
①族的分类
元素周期表中,我们把 18 个纵行共分为 16 个族,其中 7 个主族,
7 个副族,一个 0 族,一个 Ⅷ 族。
a、主族:由 短周期 元素和 长周期 元素共同构成的族,用A表示:ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA
b、副族:完全由 长周期 元素构成的族,用B表示:ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB
c、第Ⅷ族: 8,9,10 三个纵行
d、零族:第 18 纵行,即稀有气体元素
化学元素周期表是如何排布的?
1、元素周期表有7个周期,16个族。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。共有16个族,从左到右每个纵列算一族(VIII B族除外)。2、同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径递减...
元素周期表的族是如何划分的?
1. 元素周期表分为7个周期和16个族。2. 每个横行称为一个周期,每个纵行称为一个族,除了VIII族包含三个纵列。3. 周期表的7个周期可分为短周期(第1、2、3周期)和长周期(第4、5、6、7周期)。4. 周期表共有16个族,从左到右每个纵列算一个族,但VIII族除外。5. 在同一周期内,从左...
元素周期表是如何排布的
元素周期表按照特定的规律排列,共有七个周期和十六个族。每个横行代表一个周期,每个纵行则代表一个族。这七个周期可以进一步分为短周期,包括第一、二、三个周期;以及长周期,包括第四、五、六、七个周期。这十六个族又可以细分为七组主族,包括ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族;七组...
化学元素周期表排列规律是什么?
1、右依次减小,上到下依次增大。2、元素周期表有7个周期,16个族。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族(VIII族包含三个纵列)。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。3、同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径递减...
元素周期表的族是如何划分的?
有7个周期,16个族。每一个横行叫做一个周期,每一个纵行叫做一个族(VIII族包含三个纵列)。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。共有16个族,从左到右每个纵列算一族(VIII族除外)。同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径...
元素周期表是怎么排列的?
1:氢H,第一周期,第IA族 2:氦He,第一周期,第0族 3:锂Li,第二周期,第IA族 4:铍Be,第二周期,第IIA族 5:硼B,第二周期,第IIIA族 6:碳C,第二周期,第IVA族 7:氮N,第二周期,第VA族 8:氧O,第二周期,第VIA族 9:氟F,第二周期,第VIIA族 10:氖Ne,第二周期,第0族 11:钠Na...
元素周期表有几个横行几个纵行几个族
元素周期表有7个横行18个纵行16个族。元素周期表共有7个横行,18个纵行,每一个横行叫一个周期,每一个纵行叫一个族(8、9、10三个纵行共同组成一个族),即元素周期表分为7个横行,即7个周期,周期表中有18个纵行,共16个族。
元素周期表有多少个族,怎样算族
元素周期表上的族,是指按照元素的化学性质相似性进行分类的垂直列。通常,元素周期表被划分为18列,但实际上,第8、9和10列被认为是一个族,因此,元素周期表实际上划分为了16个族。这一划分基于元素的电子排布和化学行为。从上到下,每个族的元素具有相似的外层电子配置,这导致它们具有类似的化学...
元素周期表几个周期几个族
每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族,这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6)和不完全周期(7)。化学元素周期表,是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表,列表大体呈长方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素归在同一族中。元素命名 元素周期表最后几位...
元素周期表的族是如何安排的?
到目前为止横式元素周期表主表有7行18列。7行即7个周期。18列中按族分为16族(7个主族、7个副族、第8族和0族):从左到右按族依次为ⅠA族、ⅡA族(第1~2主族,第1~2列);ⅢB族、ⅣB族、ⅤB族、ⅥB族、ⅦB族(第3~7副族,第3~7列,其中第3列包含镧系和锕系元素,在主表之外分列...