陜西
元素周期律是化學(xué)領(lǐng)域的基本規(guī)律之一，指元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)（核電荷數(shù)）的遞增而呈周期性變化的規(guī)律，其核心本質(zhì)是原子核外電子層結(jié)構(gòu)的周期性變化，元素周期表則是這一規(guī)律的具體表現(xiàn)形式。這一規(guī)律由俄國化學(xué)家門捷列夫在1869年在前人研究基礎(chǔ)上率先發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)闡述，成為近代化學(xué)發(fā)展的重要里程碑。
一、元素周期律的內(nèi)容
元素周期律的具體內(nèi)容集中體現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的周期性遞變上，結(jié)合元素周期表可清晰梳理為以下幾方面：
（一）原子半徑的周期性變化
同一周期（稀有氣體除外）中，從左到右隨著原子序數(shù)遞增，元素原子半徑逐漸減小。這是因?yàn)橥芷谠仉娮訉訑?shù)相同，核電荷數(shù)增加使原子核對(duì)核外電子的吸引力增強(qiáng)，電子云向原子核收縮。同一主族中，從上到下隨著原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸增大，原因是電子層數(shù)依次增多，核外電子離核距離增大，原子核對(duì)最外層電子的吸引力減弱。此外，同種元素的離子半徑遵循“陽離子半徑＜原子半徑＜陰離子半徑”的規(guī)律，對(duì)于核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小。
（二）主要化合價(jià)的周期性變化
同一周期中，從左到右元素的最高正化合價(jià)（除第一周期、O和F外）從+1價(jià)遞增至+7價(jià)；最低負(fù)化合價(jià)（從ⅣA族開始，金屬元素一般無負(fù)價(jià)）從-4價(jià)遞增至-1價(jià)。對(duì)于除O、F外的非金屬元素，最高價(jià)絕對(duì)值與最低價(jià)絕對(duì)值之和為8，代數(shù)和呈0、2、4、6的偶數(shù)規(guī)律變化。例如第三周期元素，從鈉（+1價(jià)）到氯（+7價(jià)、-1價(jià)），化合價(jià)遞變規(guī)律十分顯著。
（三）金屬性與非金屬性的周期性變化
這是元素周期律最核心的化學(xué)性質(zhì)遞變規(guī)律，直接決定元素的反應(yīng)特性：
1. 同一周期：從左到右，元素金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。金屬性減弱表現(xiàn)為單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換氫氣的難度降低、反應(yīng)劇烈程度減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性減弱；非金屬性增強(qiáng)則表現(xiàn)為單質(zhì)與氫氣化合更易、氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性更強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性增強(qiáng)。
2. 同一主族：從上到下，元素金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。如堿金屬族（ⅠA族），從鋰到銫，單質(zhì)與水反應(yīng)愈發(fā)劇烈，堿性逐漸增強(qiáng)；鹵族（ⅦA族）從氟到碘，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性遞減，最高價(jià)含氧酸酸性減弱。
本質(zhì)上，這種遞變與原子價(jià)層軌道填充狀態(tài)相關(guān)，同一周期軌道從“空”到“滿”漸變，元素從金屬性為主轉(zhuǎn)向非金屬性為主；同一主族電子層數(shù)增加導(dǎo)致原子核對(duì)最外層電子控制能力減弱，金屬性更易顯現(xiàn)。
