元素周期律(Periodic law)是指元素的性质随着元素的原子序数(即原子核外电子数或核电荷数)的增加呈周期性变化的规律。这个规律是化学系统化过程中的一个重要里程碑,由19世纪俄国化学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)在1869年提出,并根据当时已知的63种元素编制了第一张元素周期表。
元素周期律的内容主要包括以下几个方面:
原子半径的变化规律
同一周期(稀有气体除外),从左到右,随着原子序数的递增,元素原子的半径递减。
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,元素原子半径递增。
化合价的变化规律
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,元素的最高正化合价递增(从+1价到+7价),第一周期除外,第二周期的O、F元素除外。
最低负化合价递增(从-4价到-1价),第一周期除外,由于金属元素一般无负化合价,故从ⅣA族开始。
元素最高价的绝对值与最低价的绝对值的和为8,代数和为0,2,4,6的偶数之一(仅限除O、F的非金属)。
金属性、氧化性、还原性、稳定性的变化规律
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,元素的金属性递减,非金属性递增。
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,元素的金属性递增,非金属性递减。
电子层数和最外层电子数的规律
同周期元素,电子层数相同;同主族元素,电子层数依次增多(从1到7)。
同周期元素,第一周期从1个到2个,其他周期从1个到8个;同主族元素,最外层电子数相同。
元素周期律不仅揭示了元素性质的周期性变化,还为化学研究提供了重要的理论指导,使得化学家能够更有系统地理解和预测元素的行为。通过元素周期表,可以直观地看到元素性质的递变规律,从而简化了化学研究和应用。