原子量
一種元素的原子量(準確說叫相對原子質量,不要和原子序數(shù)混淆)是該元素典型樣品中每個原子的平均質量,用“原子質量單位”或amu表示。amu定義為碳-12原子質量的1/12。粗略地說,一個amu是一個質子或一個中子的質量,因此,元素的原子量大致等于該原子核中質子和中子的總數(shù)。
然而,你將會看到,有些元素的原子量處在兩個完整的整數(shù)之間。當一種元素的典型樣品含有兩個或多個天然存在的同位素的時候,這些同位素的平均重量就使得amu表現(xiàn)為小數(shù)。(同位素將在第91號元素鏷那一部分更詳細地解釋,它的基本概念是,一種元素的同位素都擁有相同數(shù)目的質子,因此具有相同的化學性質,只是原子核中的中子數(shù)目不同。)
密度
元素密度是指該元素絕對純凈、無瑕疵的單晶的理想密度。這在實際操作上是無法實現(xiàn)的。因此,它一般是結合原子量和通過X射線晶體學測量得到的原子在晶體中的空間間隔數(shù)據(jù)計算出來的,其單位是克/厘米3。
原子半徑
物質的密度取決于兩個因素:每一個原子有多重以及每一個原子占據(jù)多大空間。每種元素的原子半徑通常是指以實驗方法測定的相鄰兩種原子核間距離的一半,單位是皮米(pm,1米的一萬億分之一)。原子半徑旁邊的圖是示意性的,顯示了在各自層殼中的所有電子,總尺寸和原子的尺寸相匹配,但各個電子的位置不成比例,更不是說這些電子是圍繞著原子自旋的小圓點。在外面用虛線畫的圓圈表示已知的最大的原子(第55號元素銫)的半徑。
晶體結構
晶體結構圖顯示了元素處于最常見的晶體形態(tài)時的原子空間排列方式(稱為晶胞,它在空間上不斷重復形成了整個晶體)。對常態(tài)為氣態(tài)或液態(tài)的元素,該圖是指它們在被冷卻到固態(tài)時呈現(xiàn)的晶體形態(tài)。
電子填充順序
該圖顯示了電子在填充可用的電子軌道時的順序。關于電子軌道的概念已經(jīng)在前面文章做了詳細解釋。
原子發(fā)射光譜
當把一種元素的原子加熱到極高的溫度時,它們會發(fā)射出具有特定波長(或顏色)的光。這些特定波長的光對應于該元素原子各個電子軌道之間的能級差。該圖顯示了這些特定光線的顏色,并按照波長從大(頂部肉眼可見的紅光)到?。ǖ撞拷咏贤夤猓┑捻樞蚺帕谐晒庾V。
物質狀態(tài)
這里用攝氏溫標顯示了不同元素在不同溫度下所處的狀態(tài)是固體、液體還是氣體。固體和液體之間的分界線就是熔點,而液體和氣體之間的分界線則是沸點。隨著原子序數(shù)增加,元素的熔點和沸點隨之發(fā)生變化曲線的變化趨勢會隨著原子序數(shù)的變化發(fā)生有規(guī)律的改變。特別是當元素跨越不同的周期時,曲線將發(fā)生顯著的變化。