人体之所以会把铯和钾搞混、把锶和钙搞混,关键在于这两对元素的最外层轨道拥有相同的电子数。这一点在元素周期表上体现得淋漓尽致,应该不需要再多解释。下面让我们来看看周期表的“行”。
如前所述,周期表是按照元素的原子序数排列的,1号是只有1个质子和1个电子的氢、2号是有2个质子和2个电子的氦……而“每一行有几个元素”也是解读周期表的要点之一。
周期表的第1行只有氢和氦,第2行则有包括碳、氮在内的8个元素。第3行也是8个元素(包括钠、铝等)。第4行与第5行都有18个元素。
每一行的元素数量与电子轨道能容纳的电子数量一一对应。最内层的轨道只能容纳2个电子。如果元素还有第3个电子,就只能排到更外侧的轨道,所以元素周期表的第1行只有氢和氦,有3个电子的锂被列在第2行。
为了方便大家理解,我之前用的都是“第1行”、“第2行”这样的表述。其实元素周期表的行是有正式名称的,叫“周期”。氢和氦是第1周期,包括碳、氮等元素的第2行是第2周期,包括钠、铝等元素的第3行是第3周期,以此类推。
“周期”这个名称完美诠释了原子特性的本质。顺便一提,周期翻译成英语是“period”。
接下来,让我们仔细瞧一瞧每个周期的电子排布。
第1周期的元素只有1层轨道,电子数量上限是2个。第2周期的电子数量上限比第1周期多,最多可容纳8个电子。所以第2周期的元素最多可以有2+8=10个电子。电子数量一旦超过10个,就会被排到第3周期。
第4、第5周期的原子比较大,轨道的表面积也相应增大,因此第4、第5层轨道能容纳的电子数一下子增加到18个。所以这两个周期每行有18种元素。这就是元素周期表的排列方法。
请大家注意,每层轨道的电子数量上限并不是随机的。第2层与第3层都是8个,第4层与第5层都是18个。所以周期表的第2行与第3行都是8个元素,而且属于同一行的元素有相似的性质。第4行与第5行也是如此,只是这2行都有18个元素罢了。
我们也可以说,“第2周期与第3周期的元素以8为周期”,“第4周期与第5周期的元素以18为周期”。
每个周期的元素会呈现出周期性的变化。正因为元素周期表体现出了元素的这种变化,它才会被命名为“周期表”。