基础:原子结构与周期性

s、p、d、f 区

周期表看上去像一张形状古怪的方格网:左边一个高高的块、右边一个宽宽的块、中间一长条、底下又拉出两行。这四个区域就是分区——s、p、d、f——每个区不过是这样一群元素:它们最外层的电子正进入 s、p、d 或 f 轨道。表的形状并非随意,它就是轨道填充方式的直接印本。

从左往右读。s 区是最左边两列(第 1、2 族,外加氦):它们的最后一个电子进入 s 轨道,而 s 亚层装 2 个电子,所以这个区宽 2 列。p 区是右边六列(第 13–18 族):p 亚层装 6 个,所以宽 6 列。d 区是中间那条 10 列的板块——过渡金属——因为五个 d 轨道装 10 个电子;它「晚」出现一行,是由于 (n-1)d 在 ns 之后才填。f 区是浮在下方的两行、共 14 列(镧系和锕系),因为七个 f 轨道装 14 个。周期是横行(各对应一个主电子层);族是纵列(价电子构型相似)。

分区是无机化学的总地图。它一眼就能预测行为:s 区元素是活泼金属,容易失去那为数不多的外层电子;p 区从金属经准金属一直到活泼非金属和稀有气体;d 区过渡金属因为 d 轨道部分填充而表现出可变氧化态、颜色和磁性;f 区元素是镧系和锕系,由深埋的 f 电子主导。一个诚实的小别扭:尽管氦严格说是 s 区元素,但就化学性质而言它被放在稀有气体(第 18 族)的顶端——这提醒我们,周期表组织的是行为,少数位置只是约定。

宽度 = 轨道容量:s 区 2 列宽、p 区 6 列、d 区 10 列、f 区 14 列(2 + 6 + 10 + 14 = 32,正是最长周期的长度)。

表的形状,就是填充顺序被画了出来。

氢是个尴尬的例外:它有 1s1 的构型,像个 s 区金属,行为却更像非金属,所以它悬在表的上方,没有一个真正自然的归属。

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