一张螺线型的元素周期表

元素周期表是元素周期系的一种概括表现形式。各种形式的周期表已有几十种之多。

对这些繁多的表现形式，人们一般从以下几个方面来讨论及进行评价。即，是否与原子结构的周期性一致，稀有气体在表中的位置，处理稀土元素的方案，短周期元素的位置及周边的环境，氢元素的位置。

考虑到周期性是一种螺旋形的重复，本质就是电子填充顺序的及性质在一定程度上的再现性变化，所以用螺线的形式反映这种周期性不但是可能的，并且应该能反映出一些更深层次的问题。

为得到这样的一张表，只要将所有元素按原子序数从低到高，照顾到周期与族的关系，将它们依次排在圆锥表面的一条螺旋线上即可（如图一）。

在图一中之所以缺少He、 Li、O、F、Ne 、Na等元素，而不连续，是由于它们在圆锥实体的另一面，从这面看被遮挡住了的缘故。

这个图是不便于使用的。要不时地旋转，还很难看出一些元素相互间的关系。可以将其投影在圆锥体的底面上。这样就得到了图二（画的不圆，但意思到了）。

 可见，整个螺旋由7个圆圈（灰色的近似圆周所示）构成，相当于7个周期、7个能级组。族则由有一定形状的区域来体现（如图中红、绿、蓝色曲线所示）。如，红色区域最右侧的一行，代表的就是由B、Al、Ga、In等元素组成的ⅢA族。

在这个表中没有空位（即空格），元素是一个挨一个“紧密”排列的。

平时常见的长式周期表就是由这个表裁剪出来的。具体的裁剪方法是。沿右下角画“×”处的米黄色线剪开，将表展平而得到的一个扇形。由于不够“规整”，人们试图将其变成矩形的表格。在补充了一些“空格”后（这些空格是人为加上去的），就成为了一张“中规中矩”的周期表。但这个表的横行有32个格，过长、且“重点”不够突出，通常都将表中不常用的蓝色部分移出表格。最终得到的就是每个横行有18个格的所谓“长式周期表”。

可以说，螺线形周期表是长表的母体。螺线形周期表可以比普通周期表反映出更多的问题。

1. H元素的位置

在螺线形周期表中H元素的位置处理的最自然，不用再为它的位置去“纠结”。因为它差不多是占有表的中心、这个特殊的位置。与ⅠA族的Li、ⅣA的C、ⅦA的F，自然地靠在了一起（图中用3条蓝色虚线来表示）。H的性质与碱金属有部分的相似（最高正一正价），与卤素有部分相似（负一价），与C元素也有部分的相似（最高正负价相等，电负性相近）。这些“亲缘关系”在这个表中都得到了很好地体现。

当然，最好的处理方法还是不将其硬性地“归入”某一族，而保持其特殊地位。

2. 元素的分区清楚

螺线形周期表用不同颜色的线来表示出了元素的分区，sｐdｆ区各有一个相对独立的能封闭起来的范围。

并且，主族元素是位于一个区域内的。如从圆锥体顶端部分某合适部位开始，斜着切到底面，是可以将主族元素完全剥离出来的（如下图三）。

尤其是s与ｐ区间的关系，在长表中多被“理解”为是被d、ｆ区分割开了。其实这是错误的，在螺线形表中s与ｐ区始终保持着直接相连的关系。之所以在长表中出现被分割的现象，是为了照顾到能级组存在而人为裁剪的结果。

可以看出，在任何时候都有，随原子序数增加，ｐ区结束后会立即进入s区的现象。

3. 对族的概念可以进行扩充

注意到稀土元素在化合物中的价态变化也有一定的规律性。如Ce、Th都能以+4价离子的形式出现。应该也可以将它们以“族”的形式划分出来。可以将镧系与锕系对应元素构成的元素组称为“次副族”，用符号“C”来代表。

次副族的序号参照主族及副族的排列方式，依次排列为ⅢC→ⅦC，ⅧC是一个7元素组（类似铁系的3元素组），然后是ⅠC与ⅡC（如图所示）。再后面就是进入d区了。

4. 短式元素周期表的完善

短周期表是一个从常见的主族元素为视角，而得出的周期表。

即将图三包括的全部元素，沿米黄色线剪开，展平，而得到的一个表。然后再将d区的10个元素分散到8列中（Fe系元素占一个格）去。

根据螺线形周期表，是很容易将f区的元素也补充进去的。这样就可以得到一张如下的短式周期表。

其实，这种将118种元素都排入其中的“短表”，已没有了任何“短”的优势。它的一个横行也是32个格（与长表一样），行数反而从长表的7行（7个周期），增加到了13行。

短表只是便于在同一主、副族、及次副族的元素间进行比较罢了。

总之，了解了上述的螺线形元素周期表，才是真正地掌握了元素周期表，而不会被一些表面现象所迷惑。

参考文献

     [1] 日本分析化学会编. 邵俊杰译. 周期表与分析化学. 人民教育出版社. 1981年