在上次的影片中, 我們介紹了元素概念以及元素週期表的發展過程。 在週期表中, 一共有118種元素, 就是由這些元素建構出了我們所熟知的世界, 甚至連我們本身也是由元素組成的。 其實元素就像我們每個人一樣, 有著不可被取代的特質。 在這麼多的元素中, 有些元素擁有類似的特質, 有些元素則是完全不一樣, 科學家制定的元素週期表究竟是怎麼分類元素的呢? 在元素週期表中, 各族依照特性會有不同的別稱, 例如:1A族稱為鹼金屬, 2A族稱為鹼土金屬, 7A族稱為鹵素, 8A族稱為鈍氣, 所有的B族元素統稱為過渡元素, 原子序第57到71號稱為鑭系元素, 第89到103號稱為錒系元素, 鑭系與錒系元素合稱為內過渡元素。 目前已知的元素總共有118種, 原子序大於92以後的元素稱為超鈾元素, 都屬於人造元素。 元素在週期表的排列 可以經由它們的性質來分類。 按照元素的性質差異, 週期表中的元素可分為 金屬、非金屬與類金屬三大類。 金屬元素大多偏向週期表的左下方, 非金屬元素則在右上方, 位於兩者交界處的 硼、矽、鍺、砷、銻及碲六種元素 即為類金屬元素。 金屬元素具有導電性、導熱性及延展性, 不過要注意的是, 金屬的導電性會隨著溫度升高而下降; 非金屬元素的導電性與導熱性通常較低, 也不具有延展性; 類金屬元素的性質介於金屬與非金屬之間, 導電度隨溫度上升而增加, 是製成半導體的良好材料。 元素有許多性質的變化趨勢 都可以透過週期表來觀察到, 可以在同族中或同一週期內互相比較, 舉例來說, 在同族元素中的原子, 原子序會由上而下增加, 同時原子的半徑也會變大, 因為更多電子填入殼層中會使價殼層向外擴增; 而在同列元素中的原子, 原子序由左至右增加時, 原子半徑卻呈現減少的趨勢, 這是因為雖然同一殼層的電子增加了, 但原子核的荷電核也同時增加, 價電子與荷電核的吸引力增加, 使得原子半徑減小。 這種隨元素的原子序增加, 使得元素的性質產生規律增加或減少的現象, 稱為半徑的週期性。 除了原子半徑的變化之外, 元素的金屬性與非金屬性也會呈現週期性的變化。 金屬性指的就是物質失去電子的能力, 相反地, 非金屬性則代表物質得到電子的能力。 在同一族的元素中, 由上而下移動時金屬性會增加, 非金屬性則會減少; 在同一週期的元素中, 由左到右移動時金屬性會減少, 非金屬性增加。 元素得失電子的性質差異, 代表價電子與元素性質之間的關聯性。 位於週期表最右邊的8A族鈍氣, 化學上的活性很低, 性質穩定, 以氦、氖、氬三個元素的原子為例, 它們位於價殼層的電子數目分別為2、8、8, 恰好都填滿了價殼層, 使得元素原子的穩定性高, 不易與其他原子產生化學反應。 但是大部分元素的價電子不像鈍氣一樣填滿價殼層, 因此容易產生化學反應, 例如1A族的鈉原子,價電子數目為1, 容易失去一個電子, 形成鈉離子, 此時它的電子分布與氖相同; 7A族的氯原子, 價電子數目為7, 容易得到一個電子, 形成氯離子, 使它的電子分布與氬相同。 A族元素進行化學反應時, 主要受到價電子數目影響, 也就是說價電子數相同的元素原子, 它們的化學反應也會相似。 在週期表中的A族元素, 同一族的價電子數目相同, 表示化學性質相似; 不同族的化學性質隨著價電子數不同而呈現變化。 由元素原子的價電子數可知, 如果金屬元素與非金屬元素結合時, 金屬容易失去電子形成帶正電的陽離子, 非金屬容易得到電子形成帶負電的陰離子。 在週期表中最左邊的1A族中, 除了氫以外, 都是最活潑的金屬元素, 它們的金屬性也隨著原子序增加而變大; 7A族則為最活潑的非金屬, 它們的非金屬性隨著原子序增加而減少。 來複習一下今天學到的內容吧! 在現今的元素週期表中, 各族依照特性有不同的別稱, 例如鹼金屬、鹼土金屬、鹵素等 週期表中的元素分為金屬、非金屬與類金屬三大類, 金屬元素具有導電性、導熱性及延展性; 非金屬不具延展性, 導電性與導熱性較低; 類金屬的性質則介於兩者之間。 在週期表中可以發現 因為原子序增加而使得元素性質變化的現象, 元素的原子半徑及金屬、非金屬性質 會受到週期性的影響。 鈍氣因為電子剛好填滿價殼層而性質穩定, 其他元素則傾向於透過化學反應 達到跟鈍氣一樣的電子排列, 價電子相同的同族元素, 其化學反應也相似, 不同族的化學性質 隨著價電子數不同而呈現變化。 接下來是想一想時間。 我們在今天的影片中 學到元素在週期表上的分類與性質。 但是,除了週期表之外, 元素也存在於人類文化之中, 有些元素在人們的眼中平凡無奇, 有些則因為各種理由而價值連城。 根據你的生活經驗, 有哪些元素在人類的發展中扮演了重要的角色呢? 歡迎留言告訴我們你的想法喔! 下次再見囉!