化學(xué)元素周期表的其它幾種形狀樣式
實驗室k / 2019-01-17
眾所周知，球的表面積與半徑的平方成正比。半徑翻倍，表面積就是原來的4倍。半徑是原來的3倍，那么表面積就是原來的9倍。原子的表面積也會隨著半徑的加長而猛增。
表面積變大，原子核周圍電子軌道的種類也相應(yīng)增多，甚至?xí)霈F(xiàn)內(nèi)層軌道的能量比外層更高的反常情況。這會導(dǎo)致電子先把外圍軌道排滿，然后才排布至內(nèi)層軌道。有這種特征的元素被稱為“過渡元素”。
最外層軌道的電子排布是決定元素性質(zhì)的關(guān)鍵因素。根據(jù)這一點編制的元素周期表就如下圖所示。
普通的元素周期表只把鑭系元素和錒系元素放在同一格里，而這張表是把所有過渡元素都集中起來。我們也可以說它擴大了鑭系和錒系的范圍。
其實人們在很長一段時間內(nèi)使用的是下圖這種短式周期表。當(dāng)時大家還不了解元素的電子軌道，所以這張表的編排方式和上圖有很大的差別，但是“將過渡元素的一部分集中在一起”是兩者的共同點。
最外層軌道的電子數(shù)量相同，只有次外層的電子數(shù)量不同——這就是過渡元素。到第6周期就更夸張了，最靠外的2層軌道的電子排布都完全一樣。這些元素就是稀土元素。
如果不把稀土元素集中在一格里，而是像過渡元素一樣分別列出的話，就會變成下圖那樣中間細兩頭粗的元素周期表。
這樣的周期表太寬，看起來很不方便，所以人們才會把稀土元素集中起來。我們熟悉的周期表就是這樣設(shè)計出來的。
除此之外，還有一種顛覆傳統(tǒng)思路的周期表。
在我們的印象中，第1列元素應(yīng)該在最左邊，而第18列元素應(yīng)該在最右邊。如果換一個思路，把第1列和第18列接起來呢？（見下圖）
2號元素氦之后本來是3號元素鋰，10號元素氖后面本來是11號元素鈉。它們之間本就沒有“斷檔”。要是我們不在第1列和第18列之間切一刀，而是把第3列和第4列切開，就能畫出一張國會議事堂形的元素周期表。這張表能直觀體現(xiàn)出“周期數(shù)越大，所屬元素的數(shù)量就越多”，也讓我們充分感覺到，“原子”這一球體的表面積會隨著原子序數(shù)的增加而擴大。
事實上，第3列和第4列之間也沒有“斷檔”。所有元素都按原子序數(shù)依次相連。但是我們不可能在平面上完美體現(xiàn)出這一點，再怎么紋盡腦汁都沒用，就好像我們沒法在平面上畫出方向和比例都完全正確的世界地圖一樣。要追求準確性，就得用地球儀。
于是就有人研究起了立體的化學(xué)元素周期表。其中最著名的莫過于京都大學(xué)前野悅輝教授構(gòu)思的“Element Touch＂。甚至有人將它稱為“周期表地球儀”。
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