2.5: 元素周期表

随着早期化学家发现更多的元素，他们意识到可以通过相似的化学行为对各种元素进行分组。一种这样的分组包括锂（Li），钠（Na）和钾（K）。所有这些元素都是有光泽的，导热和导电性好，并且具有相似的化学性质。第二类包括钙（Ca），锶（Sr）和钡（Ba），它们也是有光泽的，良好的热和电导体，并且具有共同的化学性质。然而，这两个分组的具体性质彼此明显不同。例如，锂（Li），钠（Na）和钾（K）的反应性比钙（Ca），锶（Sr）和钡（Ba）高得多。另外，锂（Li），钠（Na）和钾（K）以两个原子与一个氧原子的比率与氧形成化合物，而钙（Ca），锶（Sr）和钡（Ba）形成一个原子与一个氧原子的化合物。氟（F），氯（Cl），溴（Br）和碘（I）也表现出相似的性质，但是这些性质与上述任何元素都大不相同。

俄罗斯的狄米特里·门捷列夫（Dimitri Mendeleev，1869）和德国的洛萨·迈尔（Lothar Meyer，1870）独立地认识到当时已知元素的性质之间存在周期性关系。这两个表均根据原子质量的增加排列了元素。然而，门捷列夫比迈尔走了一步。他用他的表来预测元素的存在，这些元素的性质类似于铝和硅，但尚不为人所知。镓gallium（1875年）和锗germanium（1886年）的发现为门捷列夫的工作提供了重要的支持。尽管门捷列夫和迈尔在优先权上存在长期争论，但门捷列夫对元素周期表发展的贡献现在得到了更广泛的认可。

到20世纪，很明显，周期性关系涉及原子数而不是原子质量。关于这种关系的现代说法是周期定律，它陈述如下：元素的性质是其原子序数的周期函数。现代的元素周期表以原子序号从小到大的顺序排列元素，并将具有相似属性的原子分组在同一垂直列中。每个框代表一个元素，并包含其原子序数，符号，平均原子质量和（有时）名称。

这些元素按七个水平行（称为周期或系列）和18个垂直列（称为组）排列。组被标记在每列的顶部。为了使表格适合单个页面，通常将两行的一部分（共14列）写在表格的主体下方。

许多元素的化学和物理性质差异很大，但某些元素的行为相似。例如，许多元素看起来有光泽，具有延展性和韧性，并能很好地传导热量和电流。其他元素没有光泽、没有可延展性或韧性，并且是热和电的不良导体。这些元素可以分为具有共同特性的大类：金属（光泽，可延展的元素，良好的热和电导体-黄色阴影），金属（具有光泽的元素）。非金属（看起来暗淡，热和电不良的元素-红色阴影）；和准金属（导热性和电性适中的元素，并具有金属的某些特性和非金属的某些特性-阴影为紫色）。

在标记为1、2和13 18的列中，这些元素也可以分为主要组元素（或代表元素）。标记为3到12的列中的过渡金属；表格底部的两行和内部过渡金属。表格底部的上排元素是镧系元素（lanthanides），下排元素是锕系元素（actinides）。元素可以进一步细分为更具体的属性，例如它们形成的化合物的组成。例如，第1组（第一列）中的元素形成的化合物由该元素的一个原子和一个氢原子组成。这些元素（氢除外）被称为碱金属，并且它们都具有相似的化学性质。第2组（第二列）中的元素形成由该元素的一个原子和两个氢原子组成的化合物：这些被称为碱土金属，在该组成员之间具有相似的性质。

其他具有特定名称的族群是光气原（第15组），硫族元素（第16组），卤素（第17组）和稀有气体（第18组，也称为惰性气体）。这些基团也可以用该组的第一个元素来表示：例如，硫族元素可以称为氧基团或氧族。氢是一种独特的非金属元素，其性质类似于第1组和第17组元素。 因此，氢可能会显示在两个组的顶部或单独显示。

元素43 (锝，technetium)，元素61 (钷，promethium) 以及大多数原子序数为84 (钋，polium) 及更高的元素的原子质量在方括号中给出。 可以对完全由不稳定的放射性同位素组成的元素进行此操作（放射性在核化学章节中有更详细的介绍）。 无法确定这些元素的平均原子量，因为它们的放射性同位素可能会根据来源而相对丰度发生显着变化，甚至可能不存在于自然界中。 方括号中的数字是原子质量数，它是该元素最稳定同位素的近似原子质量。

从 “> Openstax 化学2e，第2.5节：元素周期表。

元素週期表是在化学中用于组织 元素的重要参考。表中从顶到底有七行或称周期，和十八列称为组或族。这些族可以以两种不同的方式编号。虽然被国际纯化学及应用化学联合会（IUPAC）推荐的现代编号系统，族以1至18命名，化学摘要服务社（Chemical Abstracts Services）则使用罗马数字及字 母指定组的名字。在此，主族元素被指定为字母A 且过渡元素被指定为B。在周期表的元素们以 左至右从上到下依 照原子数依序排列。拥有同样属性的元素会被分在同一族中。其中一些族他们具有共同的名称。第一族中，除了氢原子，被称为硷金属，而第二族称为硷土金属。这些金属都很活泼，当在自然界被发现时，通常和其他元素组合在一起。活性强的非金属元素在第十七族，他们被称为卤素。无反应的非金属元素在第十八族，被称为稀有或惰性气体。元素可以被分类成三大类：金属、非金属、类金属。金属类被分类在週 期表左边及中间，并为绝大多数的元素。他们是电及热的良好导体。在室温下皆为固态，除了汞，其为液态。金属为闪亮的，并且可以 被搥成薄片及拉成金属丝。金属，比如钾，在与其他元素反应时，易于失去电子，形成阳离子，即带正电的离子。非金属元素被分 类在周期表的右侧，通常导热及导电性差。在室温下，有些为固态，而其他为液态或者气态。非金属元素和其他元素反应时，易于得到电子而形成负离子，即带负电的离子。类金属元素是在界定金属及非 金属元素的分界上被找到的。他们是元素中最小的一类，其拥有溷合金 属与非金属的属性。所有的类金属在室温下是固态的。有些类金属元素，比如硅和锗，为半导体，因为他们和金属不同，他们随着温度提升 其导电能力越强。在室温下，所有的类金属为固态。週期表中的元素常常被分为三个种类，依据他们的分布的位置：主族元素，过渡元素，及内过渡元素，也称为镧系元素锕系元素，尤其各行的第一 个元素所命名。