元素週期表分區
 | 此條目需要補充更多來源。 (2023年12月18日) |
s區元素
p區元素
d區元素
f區元素
元素週期表分區（blocks of the periodic table），是根據元素外層價電子構型的不同，將元素週期表分成幾個區（blocks）；同一區裡的元素，其新增的電子所填入的亞殼層軌域類型是相同的，並以該軌域的名稱作為該區的名稱。
s、p、d和f區的名稱來自於其代表性軌域的光譜符號，分別代表：sharp, principal, diffuse, 以及fundamental。至於後續軌域的光譜符號則按字母順序排列，如g、h等，但目前尚未發現屬於此區塊的元素。
.svg)
總覽
[編輯]下表列出了元素週期表上的元素，並且標示了其所屬的元素分區：
| 族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 |
| 週期↓ | I A | VIII A （0） | ||||||||||||||||||
| 1 | 1 H 氫 1.008 |
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | 2 He 氦 4.003 |
K |
2 | ||||||||||
| 2 | 3 Li 鋰 6.941 |
4 Be 鈹 9.012 |
5 B 硼 10.81 |
6 C 碳 12.01 |
7 N 氮 14.01 |
8 O 氧 16.00 |
9 F 氟 19.00 |
10 Ne 氖 20.18 |
L K |
8 2 | ||||||||||
| 3 | 11 Na 鈉 22.99 |
12 Mg 鎂 24.30 |
III B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII B （VIII） |
I B | II B | 13 Al 鋁 26.98 |
14 Si 矽 28.09 |
15 P 磷 30.97 |
16 S 硫 32.04 |
17 Cl 氯 35.45 |
18 Ar 氬 39.95 |
M L K |
8 8 2 | ||
| 4 | 19 K 鉀 39.10 |
20 Ca 鈣 40.08 |
21 Sc 鈧 44.96 |
22 Ti 鈦 47.87 |
23 V 釩 50.94 |
24 Cr 鉻 52.00 |
25 Mn 錳 54.94 |
26 Fe 鐵 55.84 |
27 Co 鈷 58.93 |
28 Ni 鎳 58.69 |
29 Cu 銅 63.55 |
30 Zn 鋅 65.38 |
31 Ga 鎵 69.72 |
32 Ge 鍺 72.63 |
33 As 砷 74.92 |
34 Se 硒 78.97 |
35 Br 溴 79.90 |
36 Kr 氪 83.80 |
N M L K |
8 18 8 2 |
| 5 | 37 Rb 銣 85.47 |
38 Sr 鍶 87.62 |
39 Y 釔 88.91 |
40 Zr 鋯 91.22 |
41 Nb 鈮 92.91 |
42 Mo 鉬 95.95 |
43 Tc 鎝 [97] |
44 Ru 釕 101.1 |
45 Rh 銠 102.9 |
46 Pd 鈀 106.4 |
47 Ag 銀 107.9 |
48 Cd 鎘 112.4 |
49 In 銦 114.8 |
50 Sn 錫 118.7 |
51 Sb 銻 121.8 |
52 Te 碲 127.6 |
53 I 碘 126.9 |
54 Xe 氙 131.3 |
O N M L K |
8 18 18 8 2 |
| 6 | 55 Cs 銫 132.9 |
56 Ba 鋇 137.3 |
57-71 鑭系 元素 * |
72 Hf 鉿 178.5 |
73 Ta 鉭 180.9 |
74 W 鎢 183.8 |
75 Re 錸 186.2 |
76 Os 鋨 190.2 |
77 Ir 銥 192.2 |
78 Pt 鉑 195.1 |
79 Au 金 197.0 |
80 Hg 汞 200.6 |
81 Tl 鉈 204.4 |
82 Pb 鉛 207.2 |
83 Bi 鉍 209.0 |
84 Po 釙 [209] |
85 At 砈 [210] |
86 Rn 氡 [222] |
P O N M L K |
8 18 32 18 8 2 |
| 7 | 87 Fr 鍅 [223] |
88 Ra 鐳 [226] |
89-103 錒系 元素 ** |
104 Rf 鑪 [267] |
105 Db 𨧀 [268] |
106 Sg 𨭎 [267] |
107 Bh 𨨏 [270] |
108 Hs 𨭆 [271] |
109 Mt 䥑 [278] |
110 Ds 鐽 [281] |
111 Rg 錀 [282] |
112 Cn 鎶 [285] |
113 Nh 鉨 [286] |
114 Fl 鈇 [289] |
115 Mc 鏌 [290] |
116 Lv 鉝 [293] |
117 Ts 鿬 [294] |
118 Og 鿫 [294] |
Q P O N M L K |
8 18 32 32 18 8 2 |
| 6 | * | 鑭系 元素 |
57 La 鑭 138.9 |
58 Ce 鈰 140.1 |
59 Pr 鐠 140.9 |
60 Nd 釹 144.2 |
61 Pm 鉕 [145] |
62 Sm 釤 150.4 |
63 Eu 銪 152.0 |
64 Gd 釓 157.2 |
65 Tb 鋱 158.9 |
66 Dy 鏑 162.5 |
67 Ho 鈥 164.9 |
68 Er 鉺 167.3 |
69 Tm 銩 168.9 |
70 Yb 鐿 173.0 |
71 Lu 鎦 175.0 | |||
| 7 | ** | 錒系 元素 |
89 Ac 錒 [227] |
90 Th 釷 232.0 |
91 Pa 鏷 231.0 |
92 U 鈾 238.0 |
93 Np 錼 [237] |
94 Pu 鈽 [244] |
95 Am 鋂 [243] |
96 Cm 鋦 [247] |
97 Bk 鉳 [247] |
98 Cf 鉲 [251] |
99 Es 鑀 [252] |
100 Fm 鐨 [257] |
101 Md 鍆 [258] |
102 No 鍩 [259] |
103 Lr 鐒 [266] | |||
圖解：
在標準狀況下，序號綠色者為氣體；序號藍色者為液體；序號黑色者為固體；序號灰色者為未知相態。
s區元素
[編輯]s區元素包括元素週期表中屬於1族和2族的元素，以及氦，皆為主族元素。本區的元素其新增加的電子皆填入s軌域，故稱此區塊為s區，s來自英文的sharp，為「銳系光譜」之意。週期表的每個週期都各有2個s區元素。
1族元素包括氫、鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅七種元素，由於除氫外的本族元素之氫氧化物都是典型的鹼，因此除氫外的這八種元素又稱鹼金屬。
2族元素包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳六種元素，由於鈣、鍶、鋇、鐳的氧化物為鹼性且不溶於水，因此又稱鹼土金屬。
p區元素
[編輯]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| p區元素在週期表中的位置 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
p區元素包括元素週期表中13族至18族的元素（氦除外），皆為主族元素。本區的元素其新增加的電子皆填入p軌域，故稱此區塊為p區，p來自英文的principal，為「主系光譜」之意。週期表中從第2週期開始的每個週期都各有6個p區元素。
13族元素又稱為硼族元素，包括硼、鋁、鎵、銦、鉈、鉨等元素；
14族元素又稱為碳族元素，包括碳、矽、鍺、錫、鉛、鈇等元素；
15族元素又稱為氮族元素，包括氮、磷、砷、銻、鉍、鏌等元素；
16族元素又稱為氧族元素，包括氧、硫、硒、碲、釙、鉝等元素；
18族元素又稱為惰性氣體或稀有氣體，包括氖、氬、氪、氙、氡、鿫等元素。（氦為s區元素）
d區元素
[編輯]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| d區元素在週期表中的位置 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
d區元素包括元素週期表中3族至12族的元素，皆為副族元素，且都是金屬。本區的元素其新增加的電子皆填入d軌域，故稱此區塊為d區，d來自英文的diffuse，為「漫系光譜」之意。週期表中從第4週期開始的每個週期都各有10個d區元素。
本區的元素又稱為過渡金屬，因為它們在週期表中處於強電正性的第1、2族金屬與弱電正性的第13至16族金屬之間的過渡地帶。
f區元素
[編輯]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| f區元素在週期表中的位置 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f區元素包括元素週期表中的鑭系元素和錒系元素（鎦和鐒除外），皆為副族元素，且都是金屬。本區的元素其新增加的電子大多填入f軌域，故稱此區塊為f區，f來自英文的fundamental，為「基系光譜」之意。週期表中從第6週期開始的每個週期都各有14個f區元素。本區的元素通常不被歸於任何一族，也有些學者將它們歸入3族。
本區的元素又稱為內過渡金屬，因為它們在週期表中處於s區金屬與d區過渡金屬之間的過渡地帶。
g區元素
[編輯]g區元素包括擴展元素週期表中第8週期的第121-138號元素以及第9週期的第171-188號元素，本區的所有元素目前均尚未被發現。本區的元素預計其新增加的電子將填入g軌域，故稱此區塊為g區。預測週期表中從第8週期開始的每個週期都將各有18個g區元素，然而根據計算不具電荷的原子之原子序最大可達到173，而其後的元素必須以離子的形態才能存在，所以根據電子組態分區將變得毫無意義，故第9週期的173號元素（Ust）以後的h區元素可能只在理論上成立。
h區元素
[編輯]h區元素指的是該元素具有最高能量的電子是組態在h軌域上。但由於第8週期之後元素之排列仍有爭議，尤其現在對172號內的元素的電子組態有若干種彼此競爭的理論，且跟元素週期律與馬德隆規則根據構造原理週期表之結果都有所分歧，例如所有這些理論都預測下一個惰性氣體元素並不是168號，而是172號，此外，不少模型把元素週期律與馬德隆規則根據構造原理週期表應放置於第八週期的元素擺放到了第9週期，造成不分元素的週期歸屬有爭議，因此不一定能依照元素週期律與馬德隆規則將h區元素準確地列出來，況且多還只是推測，目前還沒有對123號後的元素的詳盡計算[1]。若只參考元素週期律與馬德隆規則，則h區元素在第九週期的分布原子序落在221到241；在第十週期的分布原子序落在294到314之間。
照元素週期表的排列，若有發現或合成原子序大於或等於221（Bbu）以上的元素，它將會屬於h區元素，但是不具電荷的原子的原子序最大可達到173[2]，而其後的元素必須以離子的形態存在，甚至當Z=245時，2s軌域也將崩潰[3]，因此，此時根據電子組態分區將變得毫無意義，故h區元素可能只在理論上成立，故更不可能有i區元素（具有最高能量的電子是組態在i軌域上）。
ds區元素
[編輯]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ds區元素在週期表中的位置 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ds區元素是指元素週期表中的IB、IIB兩族元素，包括銅、銀、金、鋅、鎘、汞6種天然存在的金屬元素以及錀、鎶2種人工合成元素。ds區的名稱是因為它們的電子構型都是d10s1（ⅠB）或d10s2（ⅡB）。ds區是d區元素的一部分，ds區元素都是過渡金屬。
參考文獻
[編輯]- ^ Pyykkö, P. A suggested periodic table up to Z ≤ 172, based on Dirac–Fock calculations on atoms and ions. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011, 13 (1): 161–168. Bibcode:2011PCCP...13..161P. PMID 20967377. doi:10.1039/c0cp01575j.
- ^ Walter Greiner and Stefan Schramm, Am. J. Phys. 76, 509 (2008), and references therein.
- ^ Reinhardt, Joachim; Greiner, Walter. Probing Supercritical Fields with Real and with Artificial Nuclei. Nuclear Physics: Present and Future. 2015: 195–210. ISBN 978-3-319-10198-9. doi:10.1007/978-3-319-10199-6_19.
