主族元素的族号等于它的最外层电子(outer electrons)数,周期号等于有电子的电子层数。这样,像 2,8,5 这样的电子排布就变成了周期表中的一个”地址”。
它既出现在短题中(“写出电子排布为 2,8,7 的元素所在的族”),也是周期规律中每一个趋势解释的基础。
电子排布如何给出”地址”?
电子从靠近原子核的层开始填:第一层最多 2 个,第二层最多 8 个,第三层最多 8 个(针对前二十个元素)。结果用逗号隔开的数字写出。
这样读排布:
- 最后一个数字是最外层电子数,所以它就是第 I 到 VII 族的族号。
- 数字的个数是电子层数,也就是周期。
最外层已满就是第 VIII 族。氦(2)虽然只有两个电子,也放在这一族。
例题详解
求原子序数为 15 的元素所在的族和周期,并写出名称。
第一步,电子数: 原子呈电中性,所以 15 个质子就有 15 个电子。
第二步,填层: 第一层 2 个,剩 13 个。第二层 8 个,剩 5 个。最后 5 个放入第三层。排布:2,8,5。
第三步,读取: 最后一个数字是 5,所以是第 V 族。有三个数字,所以是第 3 周期。
第四步,写名称: 第 3 周期、第 V 族是磷,P。
现在反过来做。
一个元素在第 II 族、第 4 周期。最后一个数字是 2,共有四个数字:2,8,8,2。
加起来:2 + 8 + 8 + 2 = 20。原子序数 20 是钙。
这里常犯什么错?
学生常常用总电子数或排布中的第一个数字来定族。
错误答案: “氯有 17 个电子,所以在第 17 族;排布是 2,8,7,所以在第 2 周期。”
有两个错误:族要看最后一个数字(7),不是总数;周期要看电子层的个数(三层),不是第一个数字。
改正的方法:写出排布,圈出最后一个数字得到族,数一数有几个数字得到周期。氯,2,8,7,是第 VII 族、第 3 周期。有些课本把同一列称为第 17 族,请使用你所用课程的编号,并在 Cambridge 大纲中查看所采用的写法。
自我检测
1. 某原子的排布是 2,8,6。写出它的族和周期。
查看答案
最后一个数字是 6,所以是第 VI 族。有三个数字,所以是第 3 周期。(原子序数 2 + 8 + 6 = 16,是硫。)
2. 写出第 VII 族、第 2 周期元素的排布,并给出它的原子序数。
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两层电子层、7 个最外层电子:2,7。原子序数 2 + 7 = 9(氟)。
3. 镁的原子序数是 12。用一句话解释为什么它的反应和钙相似。
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镁是 2,8,2,钙是 2,8,8,2,所以两者都有两个最外层电子,都失去它们形成 2+ 离子。
下一步
族和周期是下一课的工具:用证据比较反应性规律。你也可以用方程式配平推理训练器练习随后出现的简单方程式,并用周期规律练习题组检测整个单元。
有些学生能正确填层,却在考试压力下失去与反应之间的联系。化学线上一对一补习中的老师可以看出这种情况,并从根源上纠正。