Periodic-table

Posted 2021-03-14 sztom

 

1. Periodic table
  1.1 元素的排列
  1.2 表中的行与列
  1.3 元素区块
  1.4 周期表中的一些趋势
  1.5 元素周期律的本质
  1.6 电子排布
2. 更多相关链接
  2.1 维基学院(课程)查找:periodic_table
  2.2 维基书籍(教科书)查找:periodic_table
  2.3 一些有趣的元素周期表
  2.4 扩展信息链接
3. 生命元素
  3.1 宏量元素
  3.2 各种常量元素在人体内的作用
  3.3 人体中的元素占比

1. Periodic table

https://zh.wikipedia.org/wiki/元素周期表
化学元素周期表是根据质子数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使化学性质相似的元素处在同一族中，如卤素及惰性气体。这使周期表中形成元素分区。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用，作为分析化学行为时十分有用的框架。
https://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table
前94种元素都是天然存在的，元素95至118仅在实验室或核反应堆中合成。
https://baike.baidu.com/item/元素周期表/282048
俄国化学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)于1869年总结发表此周期表（第一代元素周期表），此后不断有人提出各种类型周期表不下170余种，归纳起来主要有：

• 短式表（以门捷列夫为代表）；
• 长式表（维尔纳式为代表）(中国教学长期使用此表)；
• 特长表（以波尔塔式为代表）；
• 平面螺线表和圆形表（以达姆开夫式为代表）；
• 立体周期表（以莱西的圆锥柱立体表为代表）...

1.1 元素的排列

当原子结构的奥秘被发现时，编排依据由相对原子质量改为原子的质子数﹙核外电子数或核电荷数﹚，形成现行的元素周期表。
原子半径由左到右依次减小，上到下依次增大。按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。原子序数跟元素的原子结构有如下关系：
质子数=原子序数=核外电子数=核电荷数

1.2 表中的行与列

• 横,行称为: 周期(periods): 将电子层数相同的元素放在同一行，称为一个周期(periods)，共7个周期，这7个周期又可分成短周期（1、2、3）、长周期（4、5、6、7）。
• 纵,列称为: 族(groups): 将最外层电子数相同的元素放在同一列。有相似化学性质的元素放在同一列，称为一个族(groups)，有16个族。（VIII族包含三个纵列）

1.3 元素区块

https://zh.wikipedia.org/wiki/元素分区
https://zh.wikipedia.org/wiki/元素周期表#區塊
由于外层电子壳层的重要性，因此周期表中不同的区域有时被称为“区块”，根据最后一颗电子所在的支壳层命名。主要分区有:

• s区块包括首两族（碱金属和碱土金属），再加上氢和氦；
• p区块包括13至18族，其中包含了所有的类金属；
• d区块包含3至12族，其中包含所有的过渡金属；
• f区块通常整个显示在周期表的下方，包含所有的镧系元素和锕系元素。

1.4 周期表中的一些趋势

https://zh.wikipedia.org/wiki/元素周期表#週期性趨勢
https://zh.wikipedia.org/wiki/元素周期表#/media/File:Periodic_trends_zh-hans.svg

https://zh.wikipedia.org/wiki/元素周期律
结合元素周期表，元素周期律可以表述为：

• 随着原子序数的增加，元素的性质呈周期性的递变规律：
• 同一周期中，失电子能力逐渐减弱，获电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
• 同一周期中，元素的最高正氧化数从左到右递增（没有正价的除外），最低负氧化数从左到右递增（第一周期除外，第二周期的O、F元素除外）。
• 同一周期中，从左到右，元素核外电子层数相同，最外层电子数依次递增，原子半径随着原子序数的增加而减小（0族元素除外）。
• 同一族中，元素的金属性从上到下递增，非金属性从上到下递减；
• 同一族中，由上而下，最外层电子数相同，核外电子层数逐渐增多，元素性质相近。
• 同一族中，原子半径随着原子序数的增加而增大。
• 如果粒子的电子排布相同，则阴离子的半径比阳离子大，且半径随着电荷数的增加而减小。（如O2−>F−>Na+>Mg2+）

注意：以上规律不适用于稀有气体。
此外还有一些对元素金属性、非金属性的判断依据，可以作为元素周期律的补充：

• 元素单质的还原性越强，金属性就越强；单质氧化性越强，非金属性就越强。
• 元素的最高价氢氧化物的碱性越强，元素金属性就越强；最高价氢氧化物的酸性越强，元素非金属性就越强。
• 元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强。

还有一些根据元素周期律得出的结论：

• 元素的金属性越强，其第一电离能就越小；非金属性越强，其第一电子亲和能就越大。

另外: 元素周期律有一个很方便的记忆方法：越靠近非金属元素的元素非金属性越强，越靠近金属元素的元素金属性越强。

1.5 元素周期律的本质

电子构型是元素性质的决定性因素，而元素周期律是电子构型呈周期性、递变性变化规律的体现。为了达到稳定状态，不同的原子选择不同的方式。
同一周期元素中，轨道越“空”的元素越容易失去电子，轨道越“满”的越容易得电子。随着从左到右价层轨道由空到满的逐渐变化，元素也由主要显金属性向主要显非金属性逐渐变化。
同一族元素中，由于周期越高，价电子的能量就越高，就越容易失去，因此排在下面的元素一般比上面的元素更具有金属性。具有同样价电子构型的原子，理论上得或失电子的趋势是相同的，这就是同一族元素性质相近的原因。

1.6 电子排布

https://zh.wikipedia.org/wiki/电子排布
电子排布，或称电子排序、电子构型，指电子在原子、分子或其他物理结构中的每一层电子层上的排序及排列形态。
正如其他基本粒子，电子遵从量子物理学，而不是一般的经典物理学；电子也因此有波粒二象性。而且，根据量子物理学中的《哥本哈根诠释》，任一特定电子的确实位置是不会知道的（轨道及轨迹放到一旁不计），直至侦测活动进行使电子被侦测到。在空间中，该测量将会检测的电子在某一特定点的概率，和在这一点上的波函数的绝对值的平方成正比。
电子能够由发射或吸收一个量子的能量从一个能级跃迁到另一个能级，其形式是一个光子。由于泡利不相容原理，没有两个以上的电子可以存在于某个原子轨道（轨道不等于电子层）；因此，一个电子只可跨越到另有空缺位置的轨道。
知道不同的原子的电子构型有助了解元素周期表中的元素的结构。这个概念也有用于描述约束原子的多个化学键。在块体材料的研究中这一理念可以说明激光器和半导体的奇特性能。

2. 更多相关链接

2.1 维基学院(课程)查找:periodic_table

https://en.wikiversity.org/wiki/The_periodic_table
元素周期表/周期趋势:
https://en.wikiversity.org/wiki/The_periodic_table/Periodic_Trends

2.2 维基书籍(教科书)查找:periodic_table

https://en.wikibooks.org/wiki/General_Chemistry/Periodic_Table

https://en.wikibooks.org/wiki/Department:Science
https://en.wikibooks.org/wiki/General_Chemistry
https://en.wikibooks.org/wiki/General_Biology
https://en.wikibooks.org/wiki/General_Astronomy/Print_version
https://en.wikibooks.org/wiki/Blender_3D:_Noob_to_Pro

2.3 更多元素周期表

动态元素周期表，具有交互式布局: https://ptable.com/
元素周期表的INTERNET数据库: http://www.meta-synthesis.com/webbook//35_pt/pt_database.php
样品周期表: http://www.periodictable.com/
视频周期表: http://www.periodicvideos.com/
Web元素: http://www.webelements.com/
扩展周期表: https://en.wikipedia.org/wiki/Extended_periodic_table

2.4 扩展信息链接

元素周期表相关文章清单: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_periodic_table-related_articles
化学元素清单: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_chemical_elements
元素周期表的历史: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_periodic_table
化学元素发现时间表: https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemical_element_discoveries
替代元素周期表: https://en.wikipedia.org/wiki/Alternative_periodic_tables
通常出于教学的原因，已经设计了超过一千种，因为化学元素之间的所有相关性并非都可以通过标准元素周期表有效地捕获。

化学时间表: https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemistry
化学史: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_chemistry

3. 生命元素

https://zh.wikipedia.org/wiki/生命元素
生命元素是指生命所必需的元素。
在天然的条件下，地球上或多或少地可以找到90多种元素，根据目前掌握的情况，多数科学家比较一致的看法，生命元素共有28种，包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、硅、磷、硫、氯、钾、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、溴、钼、锡和碘。
硼是某些绿色植物和藻类生长的必需元素，而哺乳动物并不需要硼，因此，人体必需元素实际上为27种。在27种生命必需的元素中，按体内含量的高低可分为宏量元素和微量元素。

3.1 宏量元素

https://zh.wikipedia.org/wiki/宏量元素
常量元素，又称宏量元素、大量元素，指在体内含量丰富的元素。常量元素指在体内含量占生物体总质量0.01%以上的化学元素。
人体元素

• (人体宏量元素: 碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙、镁), 这些元素在人体中的含量均在0.04%－62.8%之间，这11种元素共占人体总质量的99.97%。
• (人体微量元素: 氟、硅、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、溴、钼、锡和碘)。

3.2 各种常量元素在人体内的作用

人体内拥有11种常量元素，其中四种组成了身体的大部分：碳、氢、氧和氮。

• 碳: 作为生命的必须元素，碳和其它物质（一般是其它生命主要元素）组成了所有的有机化合物。碳之所以可以组成有机化合物的骨架，是因为碳原子的共价键可以与其它碳原子连接成为长碳链。
• 氢: 氢是另外一中生命要素。有机化合物和水分子都包括至少一个氢原子，其中水在人体内占了大约70％。水可以帮助排毒并辅助代谢，水还可以保护器官，使其正常运作。氢原子可以和碳原子接触0形成共价键，共价键使氢和碳原子组成碳氢化合物，一种由氢和碳组成的有机化合物。碳氢化合物可以经过一些化学反应衍生成为其它有机物。
• 氧: 氧在大多数有机物中都存在，它也是组成水的元素之一。在一些有机物（例如甲酸）内，氧原子和其它原子组合成为含氧酸，其中有一些是有机酸。含氧的酸性羧基可以帮助脂肪酸和甘油脱水结合成为三酸甘油酯，一种储存多余能量的方式。人体内基本上所有有机化合物都含有氧原子（碳氢化合物没有氧原子，但是人体内只有微量肠道细菌代谢后的甲烷）。
• 氮: 虽说氮是大气层中含量最丰富的气体，但是人体无法利用氮气。人体内的有机氮来源于一些细菌经过固氮作用形成的氨。这些氨溶解于水后经过植物根部以铵的形式被吸收。氮和其它元素组成了生物碱、氨基酸和核碱基。氨基酸可以组成蛋白质，而核碱基可以于磷酸和脱氧核糖或核糖组成DNA和RNA。
• 磷: 磷是一种以磷酸的形式由植物的根吸收。磷酸在人体内十分重要，磷酸和其它化合物组成了生物必须的DNA（储存基因）、RNA（使DNA的基因转化为蛋白质）、三磷酸腺苷（储存和制造能量）、磷酸钙（组成骨骼和牙齿）和磷脂（组成细胞膜）。磷的存在和生活息息相关，例如围绕神经细胞轴突的髓鞘（由鞘磷脂组成）可以使神经冲动得以传播进入器官（例如肌肉和腺体）。磷脂是组成细胞膜的主要成分。
• 硫: 半胱氨酸、甲硫氨酸和牛磺酸等一些含有氨基的有机酸里面有硫原子。而牛磺酸可以抑制神经冲动，用于控制痉挛，而含硫的氨基酸组成了蛋白质和生命重要的一部分：甲硫氨酸可以增进食欲，标识蛋白质的形成，并携带人体需要的硫和甲基；半胱氨酸可以帮助解毒和修复放射线损害。
• 氯: 血液和细胞内液电解质主要成分，也是胃酸的主要成分。
• 钾: 血液和细胞内液电解质主要成分。
• 钠: 血液和细胞外液电解质主要成分。
• 钙: 骨和牙齿的结构; 作用在细胞信号传导，代谢，组织维持中。
• 镁: 骨头结构中重要的角色。

https://zh.wikipedia.org/wiki/微量营养素

3.3 人体中的元素占比

https://zh.wikibooks.org/wiki/初中化学/地壳及人体中的元素
人体中的50多种元素在自然界中都可以找到。人体中含量较多的元素有11种，他们约占人体质量的99.95%。
在人体中含量超过0.01%的元素，称为常量元素；含量在0.01%以下的元素，称为微量元素。
一些微量元素在人体中的含量虽然很小，却是维持正常生命活动所必需的。
在人体中，含量较多的四种元素是氧气、碳、氢、氮，其余的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中。
它们有些是构成任务组织的重要材料；有些能够调节人体的新陈代谢，促进身体健康。

元素名称	含量(质量分数)
O	65.00%
C	18.00%
H	10.00%
N	3.00%
Ca	2.00%
P	1.00%
K	0.35%
S	0.25%
Na	0.15%
Cl	0.15%
Mg	0.05%
Fe,Co,Cu,Zn,Cr,Mn,Mo,F,I,Se等	0.05%

https://ja.wikipedia.org/wiki/元素構成比