化学元素周期表第七周期齐了,谈谈这张表
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发布时间：2024-12-11 04:58
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时间：2024-12-11 05:40
化学元素周期表是化学学科的基石，它将所有已知的化学元素按照原子核的电子排布和化学性质进行分类，提供了一个简明、清晰的视角来理解元素之间的关系。然而，长期以来，中文的化学元素周期表存在著一些缺憾。对於第7周期的元素，中文名称的缺失，以及字体的不统一，使得使用者在寻找特定元素信息时感到不便捷。此外，大部分周期表仅以金属与非金属上色，缺乏更多元化的展示元素特性的方式。
2016年初，当国际化*合会（IUPAC）确认第7周期的元素已全部被发现，我开始萌生了一个念头：制作一张既美观又充满信息量的周期表。直至2017年4月，新元素的中文名称公布，这张期待已久的周期表终於完成了。我制作的周期表包括繁中版、简中版和化学元素符号（英文版）三个版本，并采用AI矢量绘制，以PDF格式保存，允许无限放大。所有汉字均使用Unicode正式编码汉字，以确保字体统一且清晰可读。
此周期表以第一电离能为依据，对元素进行了上色，用以表示原子的电子束缚程度：越蓝的元素，其价电子受到的束缚越大；越红的元素，束缚则越小。这显示了元素的化学性质。除了第一电离能，元素的电负性也是描述其化学性质的关键指标。我选择使用Tantardini和Oganov提出的最新且实验解释力最好的电负性定义。这种方法避免了人为地将元素分为金属和非金属，因为事实上，如砷和碲这类元素既有金属性质，也有非金属特性，这种本质上连续变化的性质更值得关注。
介绍完这张周期表，我们可以进一步探讨化学元素周期律。在周期表中，元素的性质随著原子序数的增加而发生变化，由上到下金属性增强，失电子倾向增大；从左到右非金属性增强，得电子倾向增大（除第18族外）。这反映了元素的原子结构和化学性质之间的关系。
第7周期的元素特点尤其值得探讨。它们在化学性质上与前六周期的元素有著显著的不同。例如，鍅（钫）比铯的活性更低，成为最活泼的元素；鎶，虽然在过渡金属中排列，但其活性却远低於第18族的某些元素，实际上，计算显示鎶的活性低至接近惰性气体，这表明其具有气体金属的性质。这些现象与相对论性效应有关，当原子序数增加时，电子的运动速度加快，质量增加，导致电子与原子核之间的相互作用强度发生变化，从而影响元素的化学性质。
值得注意的是，第7周期的元素在周期律的线性预测之外表现出更为复杂的性质。例如，鉨和鈇开始填充新的电子轨道，表现出不寻常的化学性质，如鉨可以表现出稳定的-1价，鈇比同族元素更稳定。镆-鿫这4个元素开始填充更不稳定的电子轨道，这导致其化学性质比预测的更活泼。最後，第18族的鿫因相对论性效应导致沸点大幅降低，在室温下为固体，打破了传统上认为的惰性气体性质。
