元素周期表的语言
元素详情面板中的每一个数字都讲述着它的一部分故事。下面解释每一项的含义，
并配有周期表中的真实示例以及值得留意的规律。
元素身份：什么决定了一种元素
原子序数
原子核中的质子数。它是元素的“身份证”：质子数一变，就成了另一种元素。
- 示例：凡是含有 6 个质子的原子都是碳，无论它存在于钻石、铅笔还是你的 DNA 中。
- 规律：按从左到右、从上到下的顺序，每前进一格恰好增加 1，从氢（1）一直到鿫（118）。
查看：碳 · 鿫
原子质量 原子质量单位（u）
某元素原子的平均质量，按各同位素在自然界中的丰度加权计算。1 u 等于一个碳-12 原子质量的十二分之一。
- 示例：氯的原子质量是 35.45 u，而不是整数，因为它约四分之三的原子是氯-35，四分之一是氯-37。
- 规律：通常随原子序数增大而增大，但有几个著名的例外：碲（127.6 u）排在碘（126.9 u）前面，却比碘更重。
查看：氯 · 碲 · 碘
同位素
同一元素中中子数不同的原子。它们的化学性质几乎相同，但质量不同，其中一些具有放射性。
- 示例：碳-12 和碳-13 是稳定的；碳-14 会缓慢衰变，放射性碳定年法正是基于这一点。
查看：碳 · 氢
读懂周期表
族 第 1–18 列
周期表中的一个竖列。同一族的元素最外层电子数相同，因此性质相近，就像一家人。
- 示例：第 1 族（碱金属）的每种元素都能与水反应，而第 18 族（稀有气体）的每种元素几乎不与任何物质反应。
查看：钠 · 氖
周期 第 1–7 行
周期表中的一个横行。周期序数告诉你该原子有几个电子层。
- 示例：钠位于第 3 周期，因此它的 11 个电子分布在三个电子层上：2、8、1。
查看：钠
区（s、p、d、f）
周期表分为四个区，以最后一个电子填入的轨道类型命名。正是这些区决定了周期表的形状。
- 示例：s 区是第 1–2 族（外加氦），p 区是第 13–18 族，d 区是第 3–12 族，f 区是底部的两行。
查看：氢（s） · 碳（p） · 铁（d） · 铀（f）
元素类别
周期表中的颜色按元素的性质对其分类：碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属、类金属、非金属、稀有气体、镧系元素和锕系元素。“未知”表示超重元素，由于人类只制造出过寥寥几个原子，它们的化学性质从未被测定过。
- 示例：类金属（如硅）位于金属与非金属的交界处，兼具两者的性质，这正是硅非常适合制造计算机芯片的原因。
查看：碱金属 · 稀有气体 · 类金属
镧系元素和锕系元素
主表下方的两行。它们本应位于第 6 和第 7 周期之内，但放进去会使周期表宽达 32 列，因此单独列在下方。
- 示例：1944 年，格伦·西博格提出把锕系元素单独列为一行，当时有人警告他这会毁掉他的声誉。结果这项工作反而让他获得了诺贝尔奖。
查看：镧系元素 · 锕系元素 · 周期表的历史
电子：化学发生的地方
电子排布
列出原子中的电子占据哪些轨道。本应用会显示两种写法：完整写法，以及以方括号中的上一个稀有气体开头的简写。
- 示例：氧的电子排布是 1s² 2s² 2p⁴，简写为 [He] 2s² 2p⁴。铜打破了简单的填充规则：是 [Ar] 3d¹⁰ 4s¹，而不是 3d⁹ 4s²，因为全充满的 d 亚层格外稳定。
查看：氧 · 铜
电子层（玻尔模型）
在离原子核由近及远的位置容纳电子的能级。第一层最多容纳 2 个电子，第二层最多 8 个，依此类推。本应用的 3D 玻尔模型把它们画成圆环。
- 示例：玻尔模型是一种简化：真实的电子并不像行星那样绕核运行，而是分布在称为轨道的模糊电子云中。不过，这些圆环仍然是数电子的好方法。
查看：钠
电负性 鲍林标度，无单位
原子在化学键中把共用电子拉向自己的能力强弱，就像拔河比赛中的得分。
- 示例：氟的“拉力”最强，为 3.98；铯和钫最弱，为 0.79。当钠（0.93）遇到氯（3.16）时，氯完胜，二者形成离子化合物食盐。
- 规律：同一周期从左到右 ↑，同一族从上到下 ↓。稀有气体很少成键，因此通常没有数值。
查看：氟 · 铯 · 氯
电离能 kJ/mol
从原子中移走最外层电子所需的能量。数值越低，原子越容易失去电子。
- 示例：氦对电子束缚得最牢，电离能为 2,372 kJ/mol。铯只需 376 kJ/mol，所以它即使遇到冷水也会剧烈反应。
- 规律：同一周期从左到右 ↑，同一族从上到下 ↓。
查看：氦 · 铯
电子亲和能 kJ/mol
中性原子获得一个额外电子时释放的能量。数值越高，原子越容易得到电子。
- 示例：氯的数值最高，为 349 kJ/mol，略高于氟（328 kJ/mol），因为氟的外层小而拥挤，会排斥新来的电子。稀有气体排斥额外的电子，因此它们的数值为负。
- 规律：同一周期从左到右总体 ↑，在卤素处达到最高。
查看：氯 · 氟
氧化态
假设原子的所有化学键都是完全的离子键时，该原子所带的电荷。许多元素可以呈现多种氧化态，因此能形成种类繁多的化合物。
- 示例：铁通常为 +2 或 +3 价，铁锈中的铁就是 +3 价。锰的氧化态从 −3 一直到 +7；在紫色的高锰酸钾中，锰为 +7 价。
查看：铁 · 锰
大小
原子半径 皮米（pm）
原子的大小，从原子核量到电子云的边缘。1 pm 等于一万亿分之一米。
- 示例：氢约为 25 pm；铯约为 260 pm。大约 2,000 万个铯原子并排才能排满一厘米。
- 规律：同一周期从左到右 ↓（更多质子把电子拉得更紧），同一族从上到下 ↑（每往下一行就多一个电子层）。
查看：氢 · 铯
共价半径 皮米（pm）
以单键相连的两个相同原子的核间距的一半。它描述的是原子成键时的大小，而不是孤立原子的大小。
- 示例：碳的共价半径为 77 pm，因此碳–碳单键的键长约为 154 pm。
- 规律：与原子半径的变化规律相同。
查看：碳
物理性质
密度 g/L，标准状况下
单位体积内所含的质量。本应用以克每升为单位显示；除以 1,000 即得 g/cm³。
- 示例：锇是密度最大的元素，达 22,590 g/L：一升装满锇的盒子重超过 22 kg。最轻的氢只有 0.09 g/L。
查看：锇 · 金 · 氢
熔点 开尔文（K）
固体变为液体时的温度。减去 273.15 即可换算为摄氏度。
- 示例：钨的熔点为 3,695 K（约 3,422 °C），是所有金属中最高的，因此曾被用作灯泡的灯丝。汞的熔点为 234 K（−39 °C），所以在室温下是液体；镓（303 K）放在手里就会熔化。
查看：钨 · 汞 · 镓
沸点 开尔文（K）
在标准大气压下液体变为气体时的温度。
- 示例：氦的沸点只有 4.2 K，仅比绝对零度高几度，因此液氦非常适合冷却核磁共振（MRI）磁体。钨的沸点为 6,203 K。
查看：氦 · 钨
比热容 J/(kg·K)
使一千克物质温度升高一开尔文所需的能量。数值越高，物质在升温前能吸收的热量越多。
- 示例：氢以 14,300 J/(kg·K) 位居榜首。金只需 129 J/(kg·K)，所以金戒指戴在手指上很快就会变暖。
- 规律：重原子的单位质量比热容通常较低。
查看：氢 · 金
晶体结构
晶体结构
元素为固态时原子堆积的重复排列方式。最小的重复单元称为晶胞，本应用以 3D 形式展示它。
- 示例：铜和金是面心立方结构，这种堆积方式让原子层可以相互滑动，所以它们会弯曲而不会折断。室温下的铁是体心立方结构。超重元素的结构只是理论预测。
查看：铜 · 铁
晶格常数 皮米（pm）
晶胞三条棱的长度，通常记作 a、b 和 c。
- 示例：立方晶系的铜三条棱长相等：361.49 pm。铀的正交晶胞三条棱长各不相同：285.37、586.95 和 495.48 pm。
查看：铜 · 铀
晶格角 弧度（以 π 的倍数表示）
晶胞各棱之间的夹角，记作 α、β 和 γ。π/2 是直角（90°）。
- 示例：立方晶胞有三个直角：π/2、π/2、π/2。六方晶胞有一个角为 2π/3，即 120°。
查看：铜 · 氢