讲真,元素周期表族怎么数这个问题,绝对是当年化学课上能把一票人绕晕的“百慕大三角”。我敢打赌,你肯定也经历过:一会儿老师说有7个主族,一会儿又冒出来个副族、0族,然后翻开另一本参考书,好家伙,直接从1数到18。是不是感觉脑子嗡嗡的?感觉自己背了个假的周期表?
别慌,这事儿不赖你。这根本就不是一个“数数”的问题,而是一个“历史遗留问题”加上“新旧标准打架”的产物。今天,我就给你把这团乱麻彻底捋清楚,让你以后看到周期表,心里跟明镜似的。
咱们先说结论,也是最重要的金科玉律,记死了:现在的国际标准,就是18列,18个族!
对,你没看错。从左边活泼得像个猴儿的碱金属(第1族)开始,一列一列往右数,数到最右边那群岁月静好、谁也不搭理的稀有气体(第18族),总共18个族。这就是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定,简单粗暴但极其有效。考试、写论文,用这个,准没错。
那么问题来了,那我们脑子里根深蒂固的“主族”和“副族”又是从哪儿冒出来的呢?
这就要说到那套“老系统”了,一套充满了历史感,也充满了迷惑性的系统。
想象一下,早期的化学家们在捣鼓元素周期表的时候,他们更看重的是“性质相似”。他们发现,哎,你看第1列和第2列的这些家伙,还有右边那几列从13到17的,它们的性质递变得特别有规律,很“典型”。于是,大笔一挥,把它们叫做主族元素(Main group elements)。为了方便,就用罗马数字配上字母A来表示,比如ⅠA族、ⅡA族、ⅢA族……一直到ⅦA族。最右边那列稀有气体,特立独行,一开始叫“惰性气体”,给了个“0族”的名分。
好了,主心骨有了。可中间那一大片金属疙瘩怎么办?就是从第3列到第12列的那些,我们现在叫它们“过渡金属”。它们的性质吧,也相似,但又不像主族元素那么“循规蹈矩”,内部递变规律复杂得多。化学家们想了想,既然有“主”,那就得有“次”嘛,于是就把它们命名为副族元素(Subgroup elements),用字母B来标记。
麻烦就从这里开始了。
这个B的标法,简直就是一锅乱炖。它不是从左到右顺着标的。比如,现在的第11族(铜、银、金那家子),在老系统里是ⅠB族;第12族(锌、镉、汞)是ⅡB族。然后你以为该轮到ⅢB了?对,它跳到了最左边的第3族。更要命的是中间的第8、9、10三列——对,就是那个臭名昭著的第八族(Ⅷ族),铁、钴、镍这三家子,因为水平方向的相似性太强,被粗暴地打包塞进了一个“Ⅷ族”里。
乱!太乱了!
所以,你可以这么理解:
- 主族(A族):就是周期表里“两头翘”的部分。左边的第1、2列,和右边的第13到17列。它们是元素世界的“模范公民”。
- 0族:就是第18列的稀有气体,一群“贵族”。
- 副族(B族):就是夹在中间的第3到12列的过渡金属,一群性格复杂的“实力派”。
这套主副族的标法,虽然复杂,但它有个巨大的优点,尤其是在学基础化学的时候——对于主族元素来说,族序数(就是那个罗马数字)等于它的最外层电子数! 比如,ⅢA族的铝,最外层就是3个电子;ⅦA族的氯,最外层就是7个电子。这对于判断化合价、预测化学性质简直是神器。这也是为什么我们的中学教材里,至今还保留着这套说法的原因。它是一个非常好的理解工具。
好了,现在我们把两套系统放在一起,做一个终极对应,以后就再也不会混淆了:
- 第1族, 2族 <===> ⅠA族, ⅡA族
- 第3族 到 第12族 <===> 各种B族 + 那个奇葩的Ⅷ族
- 第13族 到 第17族 <===> ⅢA族 到 ⅦA族
- 第18族 <===> 0族
看明白了吧?18族是官方大名,是身份证上的名字,全球通用。主副族是小名,是绰号,主要方便咱们街坊邻里(化学初学者)快速认清谁是谁、脾气怎么样。
所以,下次再有人问你元素周期表族怎么数,你就可以把这篇文章甩给他,或者,更酷一点,云淡风轻地告诉他:“看你怎么用。按国际标准,从左到右数,1到18。要是想快速看透一个主族元素的‘内心’(最外层电子),那就用主副族那套老规矩。门道,全在这儿了。”
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