一张能“预言”的表
1869 年，俄国化学家门捷列夫把当时已知的 60 多种元素按相对原子质量排成一张表，发现性质相似的元素会周期性地重复出现。更大胆的是，他在表中留下了几个空格，说这些位置上的元素还没被发现，并预言了它们的性质。几年后，镓、锗相继被发现，性质和他的预言惊人地吻合。这张表就是元素周期表periodic table的雏形。
周期表的编排
现在的元素周期表共有 118 种元素，按原子序数从小到大排列。对原子来说：
周期表的每一格都写着这种元素的基本信息，以铁为例：
| 位置 | 内容 | 铁的一格 |
|---|---|---|
| 左上角 | 原子序数 | 26 |
| 中间 | 元素符号 | Fe |
| 符号下面 | 元素名称 | 铁 |
| 最下面 | 相对原子质量 | 55.85 |
周期和族
横行：周期。 周期表有 7 个横行，每一横行叫做一个周期period，共 7 个周期。各周期的元素种数不同：第 1 周期只有 2 种，第 2、3 周期各 8 种，第 4、5 周期各 18 种，第 6、7 周期各 32 种。
纵列：族。 周期表有 18 个纵列，但只有 16 个族group：
- 主族：ⅠA～ⅦA，共 7 个；
- 副族：ⅠB～ⅦB，共 7 个；
- 第 Ⅷ 族：第 8、9、10 三个纵列合起来算一个族；
- 0 族：最右边一列，是氦、氖、氩等稀有气体元素。
第 6、7 周期中各有 15 种元素挤在同一格里（镧系、锕系），为了让表不至于太宽，把它们单独排在表的下方。
点任意一个元素，看看它在第几周期、第几族；再用下面的“找一找”练习按位置找元素：
表格比较宽，可以左右滑动查看。
点表中任意一个元素。
例题 1：由原子序数找位置
16 号元素位于周期表的什么位置？
- 数周期。 第 1 周期是 1～2 号，第 2 周期是 3～10 号，第 3 周期是 11～18 号。16 在 11～18 之间，所以在第 3 周期。
- 数族。 第 2、3 周期没有副族：从 ⅠA 开始，接着就是 ⅡA、ⅢA……第 3 周期从 11 号钠（ⅠA）数起，12 号是 ⅡA，13 号是 ⅢA，14 号是 ⅣA，15 号是 ⅤA，16 号是 ⅥA。
- 结论。 16 号元素是硫（S），位于第 3 周期第 ⅥA 族。
例题 2：读懂一格
周期表中钙的一格写着：20、Ca、钙、40.08。这几项分别表示什么？由此还能知道什么？
- 20 是原子序数。 所以钙原子的核电荷数、质子数、核外电子数都是 20。
- Ca 和钙是元素符号和元素名称。 “钅”字旁，钙是金属元素。
- 40.08 是相对原子质量。 计算时常取 40。它是一个比值，单位是“1”，不是“克”。
- 还能估算中子数。 钙最常见的原子质量数约为 40，中子数约为 40 − 20 = 20。
- 氢（1 号）
第 1 周期只有氢和氦两种元素。
- 氧（8 号）
第 2 周期是 3～10 号元素。
- 钠（11 号）
第 3 周期从 11 号钠开始。
- 氯（17 号）
第 3 周期是 11～18 号元素。
- 钾（19 号）
第 4 周期从 19 号钾开始。
- 氖（10 号）
氖是第 2 周期的最后一种元素，在 0 族。
- 氦（2 号）
氦是第 1 周期的最后一种元素，在 0 族。
- 钙（20 号）
19、20 号钾和钙都在第 4 周期。
- 铝（13 号）
13 在 11～18 之间，铝在第 3 周期第 ⅢA 族。
常见误区
误区 1：“周期表有 18 个纵列，所以有 18 个族。” 第 8、9、10 三个纵列合起来是一个第 Ⅷ 族，所以 18 个纵列只有 16 个族。
误区 2：“周期表是按相对原子质量从小到大排列的。” 现在的周期表按原子序数排列。门捷列夫当年按相对原子质量排，所以个别地方两种顺序不一致：氩（39.95）排在钾（39.10）前面。
误区 3：“每个周期都有 8 种元素。” 只有第 2、3 周期是 8 种。第 1 周期只有 2 种，第 4、5 周期各 18 种，第 6、7 周期各 32 种。
即时小测
某元素位于第 3 周期第 ⅡA 族，它是？
第 3 周期从 11 号钠（ⅠA）开始，ⅡA 族是这一周期的第 2 种元素：12 号镁。
下列关于元素周期表的说法，正确的是？
周期表有 7 个周期；18 个纵列只有 16 个族；按原子序数排列；各周期的元素种数不同。
小结
- 元素周期表按原子序数排列。原子序数 = 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。每一格有原子序数、元素符号、元素名称和相对原子质量。
- 7 个横行是 7 个周期；18 个纵列是 16 个族：7 个主族（A）、7 个副族（B）、第 Ⅷ 族（3 个纵列）和 0 族。
- 前 20 号元素的周期：1～2 号第 1 周期，3～10 号第 2 周期，11～18 号第 3 周期，19～20 号第 4 周期。
通往 AP（以后再看）
AP 用国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的 1～18 族编号：ⅠA、ⅡA 是第 1、2 族，ⅢA～ⅦA 是第 13～17 族，0 族是第 18 族，副族和第 Ⅷ 族合起来是第 3～12 族，叫过渡金属（transition metals）。AP 的题目常说“group 17”“period 3”，U1.7、U1.8 都要根据族和周期来预测元素的性质和离子的电荷，所以两种编号都要熟悉。