元素周期表中的数字之美

元素周期表中的数字之美

——揭秘元素周期表中的数字规律

河北省鹿泉市第一中学 殷汉松

摘要：本文是对元素周期表中的一些数字规律的总结。主要从两个方面进行总结：一个方面是元素中期表中元素所处位置的数字规律；另一个方面是关于元素周期表结构的数字规律。

关键词：元素周期表，数字规律，元素周期表结构

自1869年俄国化学家门捷列夫绘制出第一张元素周期表以来，这一神奇的表格就成为人们研究和学习元素必不可少的工具。它不仅能体现元素化学性质的递变规律，也包含着一系列的数字规律。然而在学习过程中，人们往往只注重视一规律，对元素周期表中的数字规律往往会忽略。若能将元素周期表中的数字规律挖掘出来，不仅能更好地掌握元素周期表知识，而且对其元素性质的递变规律的掌握也是一促进。下面，就是笔者对元素周期表中一些数字规律的总结。

一、元素中期表中元素所处位置的数字规律。

1、由核外电子的排布所得的最基本规律：周期序数=元素的电子层数，主族序数=元素最外层电子数。且族序数与原子序数的奇偶性一致。

2、最外层电子数大于等于3的元素，一定是主族元素。

3、关于金属与非金属分界线处元素位置的数字规律：对于分界先左下角的元素，其周期序数=主族序数。例如：Al（第3周期，ⅢA），Ge（第4周期，ⅣA），Sb（第5周期，ⅤA），Po（第6周期，ⅥA）。

4、关于第七周期112号以后未知元素位置推断的数字规律：主族序数=原子序数的个位数数字。例如：113号元素（第7周期，ⅢA），116号元素（第7周期，ⅥA）。

二、关于元素周期表结构的数字规律。

1、有关族序数的数字规律。族序数的排布规律为：1、2、3、4、5、6、7、8；1、2、3、4、5、6、7、0的两次重复。（解释：第一次数字排列中的1、2为ⅠA、ⅡA；3——7为ⅢB——ⅦB；8为Ⅷ。第二次重复数字中的1、2为ⅠB、ⅡB；3——7为ⅢA——ⅦA；0为0族。）族序数的排列还有另外规律：族序数与周期表的列数也有规律。第1、2列对应ⅠA、ⅡA；3——7列对应ⅢB——ⅦB；8、9、10列为Ⅷ；10列以后族序数=列数的个位数。第11、12列对应ⅠB、ⅡB；13——17列对应ⅢA——ⅦA；18列对应0族。

2、有关每一周期所包含元素种数的数字规律：周期序数为奇数时，周期所包含元素的种数=（n+1）2 / 2；周期序数为偶数时，周期所包含元素的种数=（n+2）2 / 2；（n为周期序数）。即1——7周期所包含元素的种类分别为：2、8、8、18、18、32、32（假设第7周期已排满），我们把相邻的不同数字做差：8—2=6，18—8=10，32—18=14。观察这些得数我们不难发现，这些数是差值为4的等差数列。由此，我们可以推断出第8周期所含元素种类为：32+（14+4）=50，第9周期所含元素种类也为50。

3、有关同主族中相邻周期元素原子序数之差的数字规律：这一规律分两种情况，一种情况为过渡元素左侧的主族元素（即ⅠA、ⅡA），相邻周期元素原子序数之差=前一周期所包含的元素种数。例如：ⅠA中第2周期与第3周期相邻元素原子序数之差=8（即第2周期所包含的元素种数）。另一种情况为过渡元素右侧的主族元素（即ⅢA——ⅦA和0族），相邻周期元素原子序数之差=后一周期所包含的元素种数。例如：ⅦA中第3周期与第4周期相邻元素原子序数之差=18（即第4周期所包含的元素种数）。

上述总结的仅仅是元素周期表中的比较系统、突出的数字规律，还有一些有关元素性质的数字规律在这里就不再累述。例如：元素最高正价=该元素最外层的电子数（除O、F、稀有元素）；|元素最高正价| + |元素最低负价| = 8等。

我们现在学习和使用的元素周期表是多位科学家经过多次修改、总结后的结果，是科学大师们智慧的结晶。仔细学习后就会发现，它不仅仅是元素周期性规律的集中体现，其中也蕴含了数学、统计学等知识，可以说整个周期表中都弥漫着科学之美。