元素周期表的副族有几个（元素周期表中副族元素是怎么来的）

文/袁玉刚

众所周知，元素周期表有零族元素、主族元素、副族元素。

图1 元素周期表

零族元素包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和氡（Rn）、气奥（Og）7种元素，其原子最外层结构是s²p⁶，具有8个电子的稳定结构（氦只有2个电子），化学性质极不活泼。它们的单质都是以单原子形式存在的气体，无色、无嗅、无味，微溶于水，熔点和沸点都很低。

主族元素符号A，共有ⅠA﹑ⅡA﹑ⅢA﹑ⅣA﹑ⅤA﹑ⅥA﹑ⅦA七列43种元素。主族元素在化学性质和物理性质上有相似性和递变性，电子排布有规律,最外层电子的s、p轨道上的电子从1到7依次增加。主族序数=最外层电子数=最高正价=。随着原子序数的增加，同周期元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强；单质的氧化性逐渐增强,还原性逐渐减弱。同主族元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱；单质的氧化性逐渐减弱,还原性逐渐增强。同主族金属元素熔沸点越来越低；非金属元素熔沸点越来越高。

副族元素符号B，共有ⅢB﹑ⅣB﹑ⅤB﹑ⅥB﹑ⅦB﹑ⅠB﹑ⅡB、Ⅷ十列40种元素。其中，第八族元素符号Ⅷ，共有三列12种元素。副族元素单质熔点高、沸点高、硬度高、密度大,并有良好的延展性和高导电、导热性。

副族元素在化学性质和物理性质上虽然也有相似性和递变性，但是电子排布规律性不强,并且多种平行元素遵循一个规律。最外层电子不是依次排在p轨道上,而是排在次外层的d轨道上叫d区元素，最外层的s轨道上一般有1或2个电子，好像要与前面的主族元素保持一致似的。更有镧系15种元素和锕系15种元素元素，最外层电子不是依次排在P轨道上,而是排在次外层的f轨道上叫f区元素，最外层的s轨道上一般有1或2个电子。由于15种f区元素分别只占一个元素的位置，实际上副族有68种元素。

零族元素、主族元素、副族元素就这样划分出来了。

问题是：为什么大自然有这么多副族元素？为什么元素周期表增加了个d区副族元素仍然不够用？为什么f区副族元素要挤在一个格子里？相信匠心独具的门捷列夫也始料未及吧。

还好，我找到了原因，原来是原子旋臂发叉。诺贝尔奖金获得者迈耶夫人和詹森称之为能级分裂。

图2 旋臂发叉示意图

我用旋臂发叉理论解释一下副族元素的由来：

第一大层（元素周期表第一周期）：2个小层，2条旋臂，有s层1种主族元素、1种零族元素。

第二大层（元素周期表第二周期）：4个小层，共7种主族元素、1种零族元素。注意：旋臂第一次发叉，成为4条旋臂，增加了p层6种主族元素。

第三大层（元素周期表第三周期）：2个小层，依旧是4条旋臂，有8种主族元素。

如果照此排下去，元素周期表就非常优美好用。科学家们也就大功告成了。

可惜，大自然给科学家们出了个小难题，逼迫科学家们增加了周期长度。

第三大层（元素周期表第四周期）：6个小层，旋臂第二次发叉，成为8条旋臂，增加d层10种副族元素排布在新的旋臂上。氪的电子排布为2 8 18 8=36。

第四大层（元素周期表第五周期）：原子3个小层，8条旋臂，有10种d区副族元素。氙的电子排布为2 8 18 18 8=54。

由此，好像问题解决了。元素周期表规整了。且慢！又有一批副族元素被发现，不好安排。

于是，第四大层（元素周期表第六周期）：旋臂第三次发叉，成为16条旋臂，5个小层增加了14种镧系副族元素。氡的电子排布为2 8 18 32 18 8=86。

第四大层（元素周期表第七周期）：16条旋臂，6个小层增加了14种镧系副族元素。Og（294）的电子排布为2 8 18 32 32 18 8=118。

第四大层还有2个小层等待科学家们发现或创造新元素。

原来，旋臂第一次发叉增加了p层6种主族元素；旋臂第二次发叉新增了d层10种副族元素；旋臂第三次发叉又增加了f层14种副族元素。旋臂发叉，意味着旋臂上空位置多了，电子要先去占据。

朋友，你明白了吧！欢迎赐教。