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金属元素，非金属元素

元素周期表是元素周期律的集中表现形式。原子核外电子排布的周期性是元素周期律的微观基础。元素周期表的编制形式很多种，最为人所熟知的是门捷列夫于1869年总结发表的短式元素周期表。此外还有长式表（以维尔纳式为代表）、特长表（以波尔塔式为代表）、圆形表（以达姆开夫式为代表）和立体周期表（以莱西的圆锥立体式为代表）。中国在化学教学中通用的则是维尔纳长式元素周期表。

学科

无机化学

交叉学科

物理化学

主要提出者

门捷列夫、维尔纳

发表时间

1869年

应用学科

材料科学等

通用元素周期表的结构

我国在化学教学和研究中通用的是维尔纳长式周期表。该周期表由主表和附表构成。主表包含完整的第1、2、3、4、5周期和不包含镧系和锕系元素的第6、7周期。镧系和锕系元素单独在附表中列出。元素在周期表中的位置由其所在的周期和族决定。

维尔纳式化学元素周期表

周期

元素在周期表中所处的周期数等于该元素原子所具有的电子层数。在维尔纳长式周期表中主表的每一个横行编为一个周期，一共包含7行即7个周期。从电子分布规律可以看出，各周期数与各能级组相对应。每周期元素的数目等于相应能级组内各轨道所容纳的最多电子数。如第4周期其能级组内有4s、3d和4p三种原子轨道，其最多容纳的电子数分别为2，10，6个电子，总数为18个电子；相应的第4周期可容纳的元素数目为18个。

第1周期有两种元素，称为特短周期；第2、3周期有8种元素，称为短周期；第4、5周期有32种元素，称为长周期；第6周期有32种元素，称为特长周期；第7周期是未完成周期。仅从周期表本身的规律而言，当未完成周期被填满之后，将有等同于第六周期相同的32种元素。实际上自95号镅元素以后多为人造元素。根据现有物理理论，人造元素的数量是有限的，未完成周期可能不会被填满。

2016年1月IUPAC官方宣布第113、115、117和118号元素存在，而第119号和第120号元素的制备非常困难，比第120号元素更重的元素的制备成功可能性很小。

族

元素在周期表中的族数较为复杂，主要取决于该元素的价层电子数或最外层电子数。

维尔纳长式周期表按传统分为主族、副族和零族元素。在现代化学应用中常常表示为A族，B族、VIII族和0族元素。其中A族大致相当于传统意义上的主族元素；B族和VIII族相当于传统意义上的副族元素；0族即零族元素。

IA族到VII族元素其族数等于各自的最外层电子数，即等于它们的价层电子数（ns电子与np电子数的总和）。

0族元素电子排布最外层是一个满层（或 ),通常化学变化中既不会失去也不会得到电子，可以认为价电子数为零，故称为零族元素或VIIIA族。在传统上，由于该族元素化学性质很稳定，又被称为惰性元素。

IB和IIB族元素，其族数等于各自的最外层电子数，即电子的数目。但是在化学应用中应考虑到其价层电子应包括电子和电子。

IIIB到VIIB族元素，其族数等于各自的最外层电子数和次外层电子数的总和。但是处于IIIB族的镧系和锕系元素的价层电子除电子和电子外还包含部分电子。

VIII族元素占据周期表中三个纵行，其价层电子数为电子和电子的总和，分别为8、9、10。按理应分别列为三个族，但因为这三列元素性质类似，故仍旧合并为一个族，也称为VIIIB族。

元素在周期表中的分区

按各元素原子的价层电子构型的特点，维尔纳长式周期表可以分为五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区。

元素在周期表中的分区

s区：包括IA、IIA族元素，其价层电子构型为。该区的化合价等于其族数，为+1、+2，属于活泼金属元素。传统上亦被称为碱金属和碱土元素。

p区：包括IIIA到VIIA族元素和零族元素，其价层电子构型为（He例外，为）。该区的右上方属于典型的非金属元素，左下方则带有明显的金属性，多为低熔点金属。处于该区金属和非金属分界线上的元素单质往往带有半导体性质。零族元素则性质稳定，一般不参与化学反应，呈惰性。

d区：包括IIIB到VIIB族和VIII族元素，其价层电子构型多为 (Pd例外，为 )。该区元素处于典型的金属和典型的非金属族之间，又都是金属元素，故被称为过渡金属元素。其d电子广泛地参与化学变化，有的最高正价等于其族数，往往具有丰富的化合价变化和催化特性。如有机化学中常用的Pd催化剂的Pd元素就处于此区。

ds区：包括IB、IIB两族元素，其价层电子构型为 ,该区元素亦属于过渡金属元素，但化合价多为+1，+2，其d电子在少数情况下可以丢失而具有更高的化合价，如等。

f区：包括镧系第57到71号元素和锕系第89到103号元素，价层电子构型为。其中La,Ac和Th的价层电子构型中f电子数为零。该区元素也属于过渡金属元素。一般将d区和ds区元素合称为过渡元素，将f区称为内过渡元素。该区元素的化学性质彼此接近，多为稀土、放射性和人造元素。

其他类型的元素周期表

门捷列夫短式元素周期表

短式元素周期表最早由俄国科学家门捷列夫（Dmitri Mendeleev）于1869年总结而成，与现在常见的元素周期表有很大不同。

门捷列夫1869年总结的短式元素周期表（Mendeleev's Tabelle I）

1871年，门捷列夫提出了一种全新形式的元素周期表，他将性质相似的元素以列的形式排布，而非以行排布。他将主族元素与副族元素排列在同一列中，符号I到VIII分别对应每列元素的氧化价态。他还对一些元素的性质进行了详细的预测，他曾指出这些元素应当存在，但是在当时人们并未发现。随着化学家们在自然界发现了更多的元素，这些空白也逐渐被填满。

门捷列夫于1871年提出的第二版元素周期表（Mendeleev's Tabelle II），短划线代表1871年未知元素。

左阶式元素周期表

左阶式元素周期表（Left-step Periodic Table）于1928年由法国工程师Charles Janet提出，他将元素按照原子轨道填充的结果（而不是化合价）对所有元素进行排布，如：从元素Sc（钪）到元素Zn（锌）的一系列元素均可以表示为（尽管后来证实元素Cr（铬）和元素Cu（铜）正确的电子排布式应为和）。

左阶式元素周期表（Left-step periodic table）

三角形元素周期表

三角形元素周期表（Triangular Periodic Table）由Emil Zmaczynski于1935年提出。三角形元素周期表可以清楚地看出元素的周期发展，但不容易看出纵列（同族元素）的规律。而且由于太长，印刷和书写不便，故应用范围不广。

三角形元素周期表（Triangular Periodic Table）

扇形元素周期表

扇形元素周期表（Fan-Shaped Periodic Table）由Emil Zmaczynski于1937年发表的文章中首次提出。[7] 他在论文中指出，门捷列夫的元素周期表存在以下缺点：（1）一些化学性质不相似的元素，如：Mn和Cl、S和Cr等被排列在同一族内；（2）不能很好地将金属元素和非金属元素分开；（3）不能很好地区分有色和无色离子以及顺磁性和反磁性金属；（4）没有预留稀土金属的位置；（5）不能反应元素电子壳层的排布规律。[8]

扇形元素周期表（Fan-Shaped Periodic Table）

螺旋形元素周期表

螺旋形元素周期表（Spiral Periodic Table）由Otto Theodor Benfey 于1964年首次提出，明确地展示出了镧系元素和锕系元素的位置。所有元素形成一个连续的螺旋，由氢原子开始，绕过过渡金属元素、镧系元素和锕系元素两个“半岛”，并且预留了超锕系元素的位置。