元素週期表 · PeriodicLab

三維元素週期表：118 種元素升起成柱，看原子半徑、電負性、電離能的週期律；拖動溫度看物態變化，播放元素髮現史，在長式表、螺旋與同心環之間變形，點開任一元素看原子結構與單質。

學科：化學 · 適用學段：國中、高中 · 知識點：週期律、電子層、物態與溫度、元素髮現史

章節內容

118 種元素按原子序數（核電荷數）從小到大排成 7 個橫行和 18 個縱列。橫行叫週期，同一週期元素的原子電子層數相同；縱列叫族，同一族元素的原子最外層電子數相同，化學性質相似。

顏色表示元素的類別。點右側圖例裡的類別，看看金屬、非金屬和稀有氣體各在表的哪裡；點任意一個方塊，打開它的特寫。

換成同心環排布：第 n 圈就是第 n 週期，這一週期元素的原子都有 n 個電子層。每一圈的格數依次是 2、8、8、18、18、32、32，正是每個週期所含的元素數目。

打開鈉的特寫：鈉原子有 3 個電子層，排布為 2、8、1，最外層只有 1 個電子，很容易失去，所以鈉非常活潑。再看看同一族的鉀。

方塊升起成柱，柱高表示原子半徑。同一週期從左到右，核電荷數增大而電子層數不變，原子核對外層電子的吸引增強，半徑逐漸減小；同一族從上到下，電子層數增多，半徑逐漸增大。所以左下角的銫、鈁最大。

再換成電負性：它衡量原子在化合物中吸引電子的能力，規律正好相反，越往右上越大，氟最大（3.98）。稀有氣體一般不標電負性。

第一電離能是氣態原子失去一個電子所需的最低能量。看右側的折線圖：每個週期都從鹼金屬的低谷爬到稀有氣體的高峰，像一排鋸齒，這就是週期律最直觀的樣子。

細看第 2 週期還有兩處小拐點：Be 比 B 高、N 比 O 高。Be 的 2s 軌道全充滿、N 的 2p 軌道半充滿，結構比較穩定，失去電子更難。

拖動溫度，看每種單質在常壓下是固態、液態還是氣態。室溫（298 K）下只有溴和汞是液體，11 種元素是氣體，全都是非金屬。

降到 10 K，除氦以外全部凝固；升到 303 K，鎵和銫也熔化了，鎵放在手心就會熔化。再升到 3000 K 以上，金屬發出白熾的光；鎢的熔點高達 3695 K，是熔點最高的金屬。

古代人認識的元素只有十來種。按下播放，看元素按發現的年份一個個點亮：18 世紀的化學分析、19 世紀初的電解、1860 年代的光譜分析，每出現一種新方法，就有一批新元素被發現。

1869 年門捷列夫排出週期表時只知道 63 種元素。他大膽地為未知元素留下空位，並預言了它們的性質，後來發現的鎵、鈧、鍺證實了他的預言。

週期表不止一種畫法。螺旋週期表把元素排成一條連續的螺線，每繞一圈是一個週期，同一族的元素落在同一條“輻條”上，強調元素的性質隨原子序數週期性地重複。

選一個族，用光線把同族元素串起來，再在長式表、螺旋和同心環之間切換，看這條線怎樣跟著變化。