据原子序数确定某元素在周期表中位置的几种方法

已知原子序数、判断元素在周期表中所处位置（即其所在周期及族的名称），是了解原子的外电子排布情况，及熟悉元素周期表本质和结构的一类较好的练习。解决这类问题，可以用先写出电子排布式，然后用原子的电子构型与周期表的关系来判断；也可以完全从周期表结构的角度来分析问题。

一、电子排布式法

该方法核心在于能熟练地写出该原子的电子排布式，并清楚原子核外电子排布式与周期表的关系。

原子的核外电子排布式与元素周期表的关系，有两点。

一是，最外电子层的层数就是周期数。

另一点是，族数与价电子层的结构及电子数有关。具体的关系为：

当最外层电子有1-6个np电子时，该元素肯定是主族元素。最外层电子数（ns电子数与np电子数之和）为m，则该元素就属于m主族。

当最外层电子无np电子，而只有1-2个ns电子时，则还要根据次外层及倒数第三层的电子数分为五种情况：

次外层为0、2时，该元素肯定是主族元素。最外层电子数（ns电子数）为m，则该元素就属于m主族。

次外层为8个电子，倒数第三层为2、8、18个电子时，该元素也是主族元素。最外层电子数（ns电子数）为m，则该元素就属于m主族。

当次外层为8个电子，倒数第三层电子数多于18电子时（有f电子填充），该元素应属于f区的元素。

当次外层为9-17电子时，价电子数[（n-1）d电子数与ns电子数之和]为m，则m为该元素的副族数（当m=8-10时都属于第Ⅷ族）

当次外层为18电子，最外层电子数为1-2时，最外层电子数（ns电子数）为m，则m就是副族数。

对上述几种情况，可以用表格形式归纳如下：

例1. 第16号元素在周期表中位置

写出电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁴。

最外电子层数是3，该元素在第三周期。

由于最外层有6个电子（2个s电子+4个p电子），该元素一定是主族元素，且位于ⅥA族。

例2.  第24号元素在周期表中的位置

写出电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹。

最外电子层数是4，该元素在第四周期。

次外层电子数是13，价电子数为6（5个d电子+1个s电子）。该元素位于ⅥB族。

例3.第30号元素在周期表中的位置

写出电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²。

最外电子层数是4，该元素在第四周期。

次外层电子数是18，最外层为2个电子。该元素位于ⅡB族。

    可见这种练习有助于熟悉电子排布式的写法，了解电子排布与性质的关系。

    二、从周期表的结构入手

该方法建立在对周期表结构的把握上。完成这类练习所必需有的知识如下面的元素周期表结构示意图所示。主要由以下几点：

周期表的被称之为周期的每个横排，都以希有气体来结尾。这七个周期由上而下所包容的元素种类数不同，依次是2、8、8、18、18、32、32（如示意图左侧数字所示），而依次归为特短、短、短、长、长、特长、不完全周期。这样，每周期结尾的希有气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86（如示意图最右列的数字所示）。

周期表的每个.纵列被称为一个族。族的名称，即所谓的“族序数”（或族名称），实际是由两部分构成的。前一半的罗马数字，可称为序数号。后一半用A和B来区分其属于主族还是副族的，可称为族别。

对短周期来说，只包含有主族元素（短周期元素都是主族元素）。在一个周期中，与其相关的8个纵列的名称依次为ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、ⅧA（也称为0族）（见元素周期结构表示意图中的第3、4行）。

对长周期来书，其每个周期包含有18个纵列。关系到的族序数依次是ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB（也称为Ⅷ族，包括3个纵行）、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、ⅧA（也称为0族）（见元素周期结构表示意图）。

其族序号的规律为，前10列的族序号为依次由Ⅰ增加到Ⅷ——第Ⅷ族占3个格，后8个列（第11至18列）的族序号又是由Ⅰ增加到Ⅷ。这样，前8列的列号与族序号相等，而后8列的列号的个位数字的数值与族序号也完全相等。

在长周期中族别的排列规律为，这18列中的最前两列及最后的6列为主族，中间的10列为副族元素。

清楚了上述的这些知识，就可以直接根据原子序数来判断元素在周期表中的位置、即族数与周期数。

但具体应用时，还有因对象不同及思路不同而引起的处理方法的区别。

（一）.十指法

十指法就是用自己两只手的十个手指来帮助判断，某元素在周期表中的族序数的方法。

该方法的第一步为，确定希有气体。

看所讨论原子的原子序数在哪两种希有气体元素的原子序数之间。确定这两种希有气体元素的周期及原子序数。

第二步，确定所属的周期数，知道所处的周期是长周期、还是短周期。

当其刚好小于或等于某希有气体的原子序数时，它就属于该希有气体所在的周期。

第三步，用十指来计数，以确定该元素所在的族序号及族类别。

具体的计数方法为：默想出原子序数稍小的希有气体元素的原子序数。张开平放的双手、手心面对自己、使手指由左到右依次代表1-10个族序号。接着计数，将数字依次分配到每个手指上（如十个手指不够用，第11个数应再分配给第一个手指，余类推）。

对短周期来说，已知的原子序号落在第几根手指上，该元素就属于第几主族（如下图）。

对长周期来说，已知的原子序号落在第1-2根手指上，该元素属于第ⅠA-  ⅡA；原子序号落在第3-7根手指上，该元素属于第ⅢB - ⅦB族；原子序号落在第8-10根手指上，该元素属于第ⅧB族（也可以说是Ⅷ族）；原子序号过10后再次落在第1-2根手指上，该元素属于ⅠB-ⅡB族；原子序号过10后再次落在第3-7根手指上，该元素属于ⅢA-ⅦA族；原子序号过10后再次落在第8根手指上，该元素属于ⅧA族（或0族）。如下图：

例1.第16号元素，在周期表中的周期数和族数

对比希有气体的原子序数。比第3周期18号元素的原子序数略小，所以该元素属于第三周期（是短周期元素）。

前一周期希有气体的原子序数为10。由10开始计数，11分配给左手的大拇指（最好弯掉），12分配给左手的食指，13分配给左手的中指，14分配给左手的无名指；15分配给左手的小指；16弯掉了右手的小指。计数结束。

右手的小指是从左到右弯掉的第6个手指，所以该元素属于ⅥA族。

例2.第24号元素在周期表中的位置

对比希有气体的原子序数。比第4周期36号元素的原子序数略小，所以该元素属于第四周期（是长周期元素）。

前一周期希有气体的原子序数为18。由18开始计数，19分配给左手的大拇指，20分配给左手的食指，21分配给左手的中指，22分配给左手的无名指；23分配给左手的小指；24分配给右手的小指。计数结束。

右手的小指是从左到右的第6个手指，这是长周期的元素，所以该元素属于ⅥB族。

例3. 第30号元素在周期表中的位置

对比希有气体的原子序数。比第4周期36号元素的原子序数略小，所以该元素属于第四周期（是长周期元素）。

前一周期希有气体的原子序数为18。由18开始计数，19分配给左手的大拇指，……28分配给右手的大拇指，10个手指都用完后，只好重新张开双手，29再分配给左手的大拇指，30再分配给左手的食指；计数结束。

这是长周期的元素，且是再一轮计数到左手的食指，是从左到右的第2个手指，所以该元素属于ⅡB族。

十指法反映出来的，长周期18个纵行的族序号与所填充的电子数的关系是一个很意思的“巧合”。即随与电子数有关的纵行数从1—8增加，族序号也是从1—8增加，使电子数与族序号同步增长。正当人们为第9、10两个电子的填入，又要产生两纵行，苦于无Ⅸ、Ⅹ族与其对应时，恰好又赶上Ⅷ族有3个纵列。正是由于有这两个纵列的存在，也就是10数完了之后，使11—18电子数的增加，正好又对应了族数从1—8的增加。

当然用十指法，就有可能要数10多个数，还是比较麻烦的。仅在短周期有其优越性。但对熟悉在一个周期中各族序数的排列情况，还是有价值的。

（二）余数法

所谓的余数法，就是将已知元素的原子序数，与某希有气体的原子序数相减，而得到一个余数，然后根据余数的数值再来决定其族序数的方法。与十指法有许多相似的地方。

第一步，确定希有气体。

看其原子序数在哪两种希有气体元素的原子序数之间。确定这两种希有气体元素的周期及原子序数。

第二步，确定所属的周期。

当其刚好小于或等于某希有气体的原子序数时，它就属于该希有气体所在的周期。

第三步，确定所在的族类别及族序号。

对短周期元素来说，将该元素的原子序数减去较小的希有气体的原子序数后，剩余的数值（余数）就是该元素的主族数。

对长周期元素来说，将该元素的原子序数减去较小的希有气体的原子序数。要看剩余的数值是多少。具体的

当其为1-2时，该元素就位于ⅠA、ⅡA族；

当为3-7时，该元素就位于ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族；

当为8-10时，该元素就位于ⅧB族；

当为11-12时，该元素就位于ⅠB、ⅡB；

当为13-18时，该元素就位于ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、ⅧA。

可看出，当余数小于8时，族序号数与余数在数值上完全相等。当差值大于10时，族序号与余数个位数字的数值也完全相等。

族别的变化规律为：当余数不大于10时，是由主族（前2列）向副族过度。当余数大于10后，是由副族（前2列）向主族过度。

在已知原子序数的情况下，用这种方法来判断其所在周期及族，还是很方便的。

例1.第16号元素，在周期表中的周期数和族数

对比希有气体的原子序数。比第3周期18号元素的原子序数略小，所以该元素属于第三周期（是短周期元素）。

将其原子序数（16）减去稍小一些的希有气体的原子序数（10），余数为6。这样就可以说，该元素属于第ⅥA族。

例2.第24号元素在周期表中的位置

对比希有气体的原子序数。比第4周期36号元素的原子序数略小，所以该元素属于第四周期（是长周期元素）。

将其原子序数（24）减去稍小一些的希有气体的原子序数（18），余数也是6。考虑到这是一个长周期，可以认定该元素属于第ⅥB族。

例4. 第30号元素在周期表中的位置

对比希有气体的原子序数。比第4周期36号元素的原子序数略小，所以该元素属于第四周期（是长周期元素）。

将其原子序数（30）减去稍小一些的希有气体的原子序数（18），余数为12。由于是一个长周期，只取个位数的值，该元素属于第ⅡB族。

对属于第五周期的第41、45、47、50号元素（在36-54号元素之间），减去36后的余数分别为5.、9、11和14,。所以它们分别属于ⅤB、ⅦB的第二个格、ⅠB和ⅣA族。

对属于第六、七周期的元素，当余数为1或2时，该元素属于ⅠA或ⅡA族；当等于或大于3时则要进入f区。f区后元素位置的判断，只要将原子序数先减掉前一希有气体序数后、再减掉14即可。然后仍用如上的方法判断。

如对第六周期的56、65、73、79、82号元素（有可能位于f区）。减去54后，余数分别是2、11、19、25、28。考虑到余数要等于或大于3才会进入f区，这样余数为2的56号元素还是位于第ⅡA族，余数为11（不够再减14）的65号元素就属于镧系元素了。余数为19、25及28的元素，应再减掉14，得5、11、14，这样它们就应该分别属于ⅤB、ⅠB及ⅣA族。

这一方法比电子排布式及十指法都要简单的多，出错的机会也要少很多。。

参考文献

[1] 北京师范大学等校无机化学教研室编. 无机化学（第三版）. 高等教育出版社. 1992