我們所處的這個世界中的各個物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的。當(dāng)然，生活中如此之多的物質(zhì)并不是只有一種原子構(gòu)成，而是由很多種原子構(gòu)成。那原子具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？

通過觀察和推理，我們發(fā)現(xiàn)原子的結(jié)構(gòu)可以分為兩部分。第1部分就是內(nèi)部的原子核，原子核內(nèi)又可以分為質(zhì)子和中子。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。另一部分就是核外電子。核外電子帶負(fù)電。并且質(zhì)子所帶的電荷數(shù)和核外電子所帶電荷數(shù)是相等的，這也就是為世間萬物中的物質(zhì)都呈現(xiàn)電中性。

那核外電子是如何在原子核外排布的呢？核外電子在原子核外是分層排布的，一層一層像洋蔥一樣。我們分別用n=1、2、3、4或K L M N O P Q來表示從內(nèi)而外的電子層。既然核外電子是分層排布的，那么每層可以排多少個電子呢？通過觀察和分析，我們發(fā)現(xiàn)原子核外第n層最多能容納的電子數(shù)為2n2。而且，無論原子有幾個電子層，其最外層中的電子數(shù)最多只有8個（K層只有2個），次外層電了數(shù)不超過18個，倒數(shù)第三層電3最多不超過32個。原子最外電子層有8個電子（最外層為K層時，最多只有2個電子）的結(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此在化學(xué)反應(yīng)中，元素通常會通過得失電子的方式來達(dá)成自身的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

前面我們也提到在這個世界當(dāng)中有很多種原子。為了給這些原子分類，我們將質(zhì)子數(shù)相同的一類原子叫做元素。構(gòu)成我們這個世界中所有物質(zhì)的元素同樣也是有很多種的。那我們應(yīng)該如何將它們一目了然，清晰明了的排列起來呢？

最終我們按照原子結(jié)構(gòu)（包含原子質(zhì)子數(shù)，最外層電子數(shù)以及電子層數(shù)）以及元素的化學(xué)性質(zhì)，排列出了一份元素周期表。我們將縱向的稱為族，橫向的稱為周期。元素周期表總共有7個周期、16個族。前三周期稱為短周期，后四個周期稱為長周期。16個族中又分為7個主族加8個副族和零族。

原子結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子數(shù)決定著該元素是在主族還是在副族，最外層電子數(shù)則決定著該元素在第幾族，電子層數(shù)決定著該元素位于第幾周期。

原子結(jié)構(gòu)決定著該元素的性質(zhì)，同時也決定著該元素在元素周期表中的位置。那我們是否可以通過元素周期表的位置來推斷出其元素所具有的性質(zhì)呢？

我們以第一主族（除H外，鋰鈉鉀銣銫鈁）也就是堿金屬元素為例。根據(jù)堿金屬元素的最外層電子數(shù)都相同；電子層數(shù)從上到下依次遞增，由于電子層數(shù)從上到下一次遞增導(dǎo)致其原子半徑也依次遞增，同時質(zhì)子數(shù)也依次遞增。我們猜測堿金屬都具有還原性，并且還原性依次遞增，并且堿金屬和鈉在同一族，所以我們猜測堿金屬可能也具有和那相似的性質(zhì)。

當(dāng)我們?nèi)〕鲆恍K鉀，我們發(fā)現(xiàn)它的確具有銀白色金屬，質(zhì)軟的性質(zhì)。并且在常溫下鉀表面很快變暗，生成氧化鉀。當(dāng)我們加熱呈有綠豆大小的金屬鉀的蒸發(fā)皿時，反應(yīng)劇烈，有紫色火焰，同時生成黃色固體。我們得到結(jié)論為鉀在加熱的條件下可以與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成復(fù)雜的氧化物。當(dāng)我們將鉀放入盛有水并添加過酚酞溶液的燒杯中。其現(xiàn)象與鈉和水反應(yīng)的現(xiàn)象大體相同，只是反應(yīng)更加劇烈。我們得到的結(jié)論就是鉀和水反應(yīng)，生成氫氧化鉀和氫氣。鉀和水反應(yīng)的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是鉀和氫離子的反應(yīng)，因此我們可以得到鉀也可以和酸反應(yīng)。

而之所以在上述實(shí)驗(yàn)中鉀比鈉的反應(yīng)更為劇烈的原因就是鉀比鈉的電子層數(shù)多一層，所以鉀也就更容易失電子，其還原性也就更強(qiáng)。

那除了鉀鈉那以外，鋰銣銫的性質(zhì)如何呢？

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，鋰只有在加熱的條件下才能與氧氣反應(yīng)生成氧化鋰。在與水反應(yīng)的時候，鋰明顯比鈉的反應(yīng)更加緩慢。當(dāng)銣和銫遇到空氣時立即燃燒，遇到水時也立即燃燒，甚至爆炸。

從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，我們可以發(fā)現(xiàn)堿金屬單質(zhì)的相同點(diǎn)就是都能與水氧氣反應(yīng)生成正一價的化合物，這是因?yàn)閴A金屬元素的最外層電子數(shù)都是1。其中的遞變性則是從上到下金屬們與氧氣，水反應(yīng)更容易也更劇烈，這是因?yàn)閺纳系较聣A金屬元素電子層數(shù)依次遞增。無論是最外層電子數(shù)還是電子層數(shù)，都是原子結(jié)構(gòu)。

從堿金屬元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)和元素周期表位置的關(guān)系中，我們可以發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)，元素性質(zhì)反應(yīng)原子結(jié)構(gòu)，而原子結(jié)構(gòu)決定元素周期表，位置元素周期表位置可以反映原子結(jié)構(gòu)，同時也可以反映元素的性質(zhì)。

此外從上到下，除了鉀的熔點(diǎn)小于鈉以外，其余的熔點(diǎn)遞減，密度遞增，沸點(diǎn)遞減。也就是說元素的物理性質(zhì)，也與元素的元素周期表位置與其原子結(jié)構(gòu)有關(guān)系。并且堿金屬的還原性越強(qiáng)，其生成的相對應(yīng)的最高價氫氧化物堿性越強(qiáng)。

除了第一主族的堿金屬，那鹵素元素（氟氯溴碘砹?）具有怎樣的相似性與遞變性呢？相似性是其最外層電的時候都是7，都具有非金屬性（在化學(xué)反應(yīng)中容易得電子）。遞變性為從上到下電子層數(shù)一起增大非金屬性依次減弱。鹵素單質(zhì)的相似性為單質(zhì)都具有氧化性能與還原劑，水，堿等發(fā)生反應(yīng)。遞變性為與還原劑，水，堿等物質(zhì)的反應(yīng)程度減弱。

用鹵族單質(zhì)分別與氫氣反應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)相同的是都具有氧化性，遞變性是在反應(yīng)中氧化性依次減弱，氫化物的穩(wěn)定性依次減弱。這是因?yàn)榉墙饘傩砸来螠p弱，所以對于電子的吸引力依次減弱。鹵族單質(zhì)都可以和水，堿(NaOH)，金屬發(fā)生反應(yīng)，（F?除外）。用x代表鹵族元素，其分別對應(yīng)的產(chǎn)物為HX+HXO,Nax+H?O+NaXO,2MXm(M是金屬元素，m是它的化合價)

鹵族元素的物理性質(zhì)也具有顏色逐漸加深，密度遞增，熔點(diǎn)沸點(diǎn)遞增的遞變性。

此外，鹵族元素還可以與其鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)。氧化性強(qiáng)的鹵素單質(zhì)可以置換出氧化性較弱的鹵素單質(zhì)。因此我們可以得到F?的氧化性>Cl?>Br?>I?，還原性卻依次遞增。即從上到下元素的金屬性依次增強(qiáng)，非金屬性依次減弱。

我們可以通過與水氫離子反應(yīng)的劇烈程度以及。其最高價態(tài)的氫氧化物的堿性強(qiáng)弱來判斷該元素的金屬性強(qiáng)弱。非金屬性則可以通過與氫化合生成氫化物的難易程度，氫化物的穩(wěn)定性，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱以及置換反應(yīng)來判斷。

那同一周期元素又具有怎樣的相似性與地面性呢？相似性就是同周期元素的電子層數(shù)相同，遞變性則是同周期元素最外層電子數(shù)從一開始依次遞增。由于質(zhì)子數(shù)依次遞增，所以原子半徑依次減小。

類比同族元素的遞變性。我們猜想同舟氫元素也具有金屬性依次減弱，非金屬性依次增強(qiáng)。的遞變性。

以第3周期（鈉鎂鋁硅磷硫氯氬）為例，首先，我們要來驗(yàn)證金屬性隨著原子序數(shù)的遞增而減弱。

我們可以通過單質(zhì)與水和氫離子反應(yīng)置換出氫氣的反應(yīng)程度來判斷，其金屬性強(qiáng)弱。鎂在冷水中與水反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，而當(dāng)把鎂條放入熱水中時，則會產(chǎn)生少量氣泡，那滴加酚酞溶液變?yōu)榧t色。鎂在加熱的條件下可以與水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鎂和氫氣。而鈉在常溫下就可以與水發(fā)生反應(yīng)，因此我們可以得出鈉的金屬性>鎂。通過與酸反應(yīng)，我們可以得出鈉的金屬性>鎂>鋁。

除此之外，我們還可以通過最高價氧化物的水化物的堿性強(qiáng)弱來判斷元素的金屬性強(qiáng)弱。向氫氧化鋁中加入酸會生成。鋁離子和水。而像氫氧化鋁，中加入堿則會生成四羥基合鋁酸根，也就是說氫氧化鋁是具有兩性的。當(dāng)我們向氫氧化鎂中加入酸是。會生成鎂離子和水，這說明氫氧化鎂具有堿性。而我們向氫氧化鎂中加入撿拾。我們發(fā)現(xiàn)沉淀并沒有消失，這說明氫氧化鎂不和堿發(fā)生反應(yīng)。所以我們得到氫氧化鎂的堿性>氫氧化鋁。我們也可以推斷出氫氧化鈉（強(qiáng)堿）的堿性>氫氧化鎂（中強(qiáng)堿）>氫氧化鋁（兩性）。就此我們可以得出金屬性隨著原子序數(shù)的增加依次減弱。

然后，我們要驗(yàn)證非金屬性是否隨著原子序數(shù)遞增。首先我們可以通過其最高價化合物的水化物的酸性強(qiáng)弱來判斷元素的非金屬性強(qiáng)弱。通過查閱資料我們發(fā)現(xiàn)其最高價化合物的水化物的酸性強(qiáng)弱，隨著原子序數(shù)的增加而增加。其次我們可以通過與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度以即穩(wěn)定性來判斷。我們發(fā)現(xiàn)磷化氫完全不穩(wěn)定，而硫化氫在較高溫時會分解，氯化氫為穩(wěn)定的氣態(tài)化合物。所以硅的非金屬性<磷<硫<氯。這也就說明了非金屬性隨著原子序數(shù)的遞增而依次減弱。

那同一周期的元素除了在化學(xué)性質(zhì)上有周期性的變化，那么在其他方面還有沒有什么變化呢？通過觀察，我們發(fā)現(xiàn)同一周期元素在化合價上也有一定變化規(guī)律。即最高正價等于該元素主族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，最低負(fù)價等于該主族序數(shù)減8。

那為什么會有這樣一一規(guī)律呢？這就和我們前面提到的元素在化學(xué)反應(yīng)中都會通過得失電子的方式來使自己的化合價達(dá)到8。最外層電子小于4的元素（金屬元素）會在化學(xué)反應(yīng)中通常會失去最外層的4個電子，以此來達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。而最外層電子大于4的元素（非金屬元素），大多數(shù)時候會得到電子，以此達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。最外層電子數(shù)等于8的元素，既可以得到4個電子，也可以失掉4個電子。

那么非金屬元素就應(yīng)該顯負(fù)價嗎？為什么還會顯正價呢？這是因?yàn)榉墙饘僭卦诤徒饘僭貥?gòu)成物質(zhì)時，會采用通過得失電子，形成離子鍵，以離子的形式構(gòu)成物質(zhì)。而在和非金屬元素構(gòu)成物質(zhì)時，則會通過得失電子形成共價鍵以分子的形式來構(gòu)成物質(zhì)。這時非金屬元素和非金屬元素中的共用電子對就會由于雙方對于共用電子對的引力不同導(dǎo)致共用電子隊會偏向其中一方而偏離另一方，被偏離的那一方就會顯正價。

我們將這樣元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)出的周期性變化規(guī)律叫做元素周期律。元素周期律是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。

那元素周期率律又有什么用呢？根據(jù)元素周期律我們可以預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì)。比如我們可以比較不同周期不同主族的元素的性質(zhì)，我們還可以推測未知元素的某些性質(zhì)。元素周期律還可以幫助指導(dǎo)新元素的發(fā)現(xiàn)，并預(yù)測它們的原子結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)。

除此之外，元素周期律在我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)上也有很多幫助，元素周期律可以幫助我們尋找有特殊用途的新物質(zhì)，比如分界線上的元素，可以用于半導(dǎo)體，過渡元素通常是很好的催化劑以及耐高溫金屬，其中的一些元素如磷，硫氮，氟也可以用于農(nóng)藥。

元素周期律使我們可以通過該元素在元素周期表上的位置以及其原子結(jié)構(gòu)推測出其化學(xué)性質(zhì)。幫助我們在化學(xué)對于物質(zhì)及其變化的研究上更為高效，也為化學(xué)的很多研究提供了理論知識的基礎(chǔ)。是我們在化學(xué)研究上一個很好的幫手！