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元素周期表

交互式元素周期表

点击任意元素查看原子量、电子构型、电子层示意图、氧化态、密度和熔点;支持按名称、符号或原子序数搜索,并按分类、区块或常温状态着色。

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镧系 *
锕系 **
碱金属碱土金属过渡金属后过渡金属类金属非金属卤素稀有气体镧系锕系未知

工具描述

元素周期表按原子序数、电子构型和周期性化学性质排列所有已知元素。同一族(列)的元素具有相似的化学性质。

使用说明

点击任意元素单元格可查看完整性质,含玻尔式电子层示意图。在搜索框输入名称、符号或原子序数即可高亮匹配元素。切换着色模式,可按元素分类、轨道区块(s、p、d、f)或常温状态查看周期表。试试温度模式:拖动温度滑块,能看到元素随温度升高依次熔化、汽化。热力图模式则让整张表按电负性、沸点等数值属性着色,规律一目了然。鼠标悬停某元素时会高亮其所在的族和周期。镧系与锕系列于主表下方,主表中以 57–71 与 89–103 标记它们原本的位置。

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功能简介

交互式元素周期表展示全部 118 种元素及其关键性质。点击任意元素可查看原子量、电子构型、氧化态、密度和熔点。它服务于学习周期表的学生和需要快速查性质的研究人员。

原理与公式

元素按原子序数(即原子核中的质子数)排列,并组织为周期(行)与族(列),使同族元素具有相似的价电子构型和化学性质。表格按类别(如碱金属、卤素、稀有气体)以颜色区分。镧系和锕系单独列于主表下方。

演算示例

点击碳(原子序数 6):原子量 12.011,电子构型 1s2 2s2 2p2,常见氧化态 -4、+2、+4,密度约 2.27 g/cm3,熔点 3550 °C。氯(17)的氧化态为 -1、+1、+3、+5、+7,属卤素。

适用场景

在计算摩尔质量前查原子量。写化学式时查看元素的常见氧化态。比较周期表中某一行或某一族的类别与周期性规律。

周期性规律

元素周期表的排布让性质以可预测的方式重复出现,掌握这些规律,很多化学问题不必背下 118 个元素也能回答。同一周期从左到右,电负性与电离能升高;同一主族自上而下则降低。原子半径的方向相反:同周期从左到右缩小,同族自上而下增大。原因是向右移动只增加质子、不增加电子层,把电子拉得更近;向下移动则多填一个电子层,外层电子离核更远。有两组比较经常被问到。氟的电负性最高,为 3.98,高于氧的 3.44,因为它在同一周期里更靠右一列。而第 2 周期到第 3 周期的原子半径增幅远大于第 3 到第 4 周期:虽然每跨一个周期都多填一个壳层,但中间插入的 d 区、f 区电子屏蔽较差,核电荷增加会把外层往里拉,形成 d 区收缩与镧系收缩。拿到两个电负性值后,差值就能判断键的性质:小于约 0.4 为非极性共价键,0.4 到 1.7 为极性共价键,大于约 1.7 通常为离子键。点开任一元素查看其电负性,再与另一元素比较,即可判断成键性质。

常见问题

元素周期表是怎么组织的?
元素按原子序数排列,分为称为周期的行和称为族的列,化学性质相似的元素位于同一列。
原子序数和原子量有什么区别?
原子序数是质子数,决定元素种类;原子量是包含同位素在内的原子平均质量,在摩尔计算中单位为 g/mol。
为什么镧系和锕系单独列出?
它们是各含 14 个成员的 f 区元素,放在主表下方可保持版面紧凑,同时仍保留族与周期的顺序。
周期表中的颜色代表什么?
颜色标示元素类别,如碱金属、碱土金属、过渡金属、类金属、非金属、卤素和稀有气体,便于观察规律。
为什么氟的电负性比氧高?
在同一周期内,从左到右核电荷数增加、电子仍填在同一电子层,原子核对成键电子的吸引增强,所以电负性递增。氧(第 16 族)和氟(第 17 族)位于同一周期,但氟的有效核电荷更大、原子半径更小,对共用电子对的吸引更强,因此氟的鲍林电负性为 3.98,高于氧的 3.44。氟是电负性最大的元素,也是唯一能胜过氧的元素。要注意这种规律并非沿族均匀:同族自上而下,外层电子离核更远、屏蔽更强,电负性反而下降。
为什么第 2 周期到第 3 周期的原子半径增幅远大于第 3 到第 4 周期?
同一族中原子半径随周期增加而增大,主要是因为每进入一个新周期就多填一整个电子层,外层电子离核更远。从第 2 周期(如锂,n=2)到第 3 周期(钠,n=3)整整多出一个主壳层,半径增大约 100 pm,所以增幅很大。从第 3 周期到第 4 周期(钾、钙,n=4)同样多填充一个壳层,但中间插入的 18 个 3d 电子对最外层的 4s 电子屏蔽较差,核电荷的增加把电子层往内拉,因此增幅明显变小,过渡系前期半径甚至略微回落。这种「d 区收缩」(以及更强的镧系收缩)正是重元素并不像简单数壳层所预测的那样粗大的原因。
如何用电负性差值判断键的极性或键型?
把两个元素的鲍林电负性相减,看差值落在哪一区间。差值小于约 0.4 基本为非极性共价键(如 H–H、C–H);约 0.4 到 1.7 为极性共价键,电负性较大的一侧带部分负电荷 δ−(H–Cl 为 0.9、O–H 为 1.4);大于约 1.7 通常为离子键,因为一个原子几乎完全夺走电子对、形成独立离子(NaCl 为 2.1、CsF 为 3.2)。这些分界并非硬性规定,而是连续过渡上的参考点,而且小的差就有生物学意义:C–H 的差为 0.4,是非极性键,而 N–H 的差为 0.9,是强极性键,这正是酰胺与羟基能形成氢键、而烷基链不能的原因。