基礎:原子結構與週期性

s、p、d、f 區

週期表看上去像一張形狀古怪的方格網:左邊一個高高的塊、右邊一個寬寬的塊、中間一長條、底下又拉出兩行。這四個區域就是分區——s、p、d、f——每個區不過是這樣一群元素:它們最外層的電子正進入 s、p、d 或 f 軌域。表的形狀並非隨意,它就是軌域填充方式的直接印本。

從左往右讀。s 區是最左邊兩列(第 1、2 族,外加氦):它們的最後一個電子進入 s 軌域,而 s 次層裝 2 個電子,所以這個區寬 2 列。p 區是右邊六列(第 13–18 族):p 次層裝 6 個,所以寬 6 列。d 區是中間那條 10 列的板塊——過渡金屬——因為五個 d 軌域裝 10 個電子;它「晚」出現一行,是由於 (n-1)d 在 ns 之後才填。f 區是浮在下方的兩行、共 14 列(鑭系和錒系),因為七個 f 軌域裝 14 個。週期是橫行(各對應一個主電子層);族是縱列(價電子組態相似)。

分區是無機化學的總地圖。它一眼就能預測行為:s 區元素是活潑金屬,容易失去那為數不多的外層電子;p 區從金屬經準金屬一直到活潑非金屬和稀有氣體;d 區過渡金屬因為 d 軌域部分填充而表現出可變氧化態、顏色和磁性;f 區元素是鑭系和錒系,由深埋的 f 電子主導。一個誠實的小彆扭:儘管氦嚴格說是 s 區元素,但就化學性質而言它被放在稀有氣體(第 18 族)的頂端——這提醒我們,週期表組織的是行為,少數位置只是約定。

寬度 = 軌域容量:s 區 2 列寬、p 區 6 列、d 區 10 列、f 區 14 列(2 + 6 + 10 + 14 = 32,正是最長週期的長度)。

表的形狀,就是填充順序被畫了出來。

氫是個尷尬的例外:它有 1s1 的組態,像個 s 區金屬,行為卻更像非金屬,所以它懸在表的上方,沒有一個真正自然的歸屬。

又稱
blocks of the periodic tableperiodic table blocks周期表分区週期表分區