6-4 週期表 6-2 生活中常見的元素

週期表 倫敦科學博物館珍藏門得列夫手稿

門得列夫週期表問世一百多年 門得列夫自從1866年擔任聖彼得堡大學教授後，就開始深入研究元素的性質。 俄國化學家門得列夫（Dmitri Ivanovitch Mendeléeff, 1834～1907年）發表「週期表」

週期表的排列 俄國化學家門得列夫，研究當時已知的 63 種元素性質，發現元素的性質隨原子量的增大，呈現週期性的變化，因而於 1869 年發表「元素週期律」及週期表。 4

門得列夫週期表 1869年，俄國科學家門得列夫將元素依原子量大小排列時，化學性質相似的元素有週期性變化，即為早期週期表。門得列夫成功的預測當時尚未發現的元素（鎵、鈧、鍺）。

門得列夫之週期表 按原子量大小排列。

門得列夫的週期表與現代週期表相當接近，但是仍有一些問題存在： Ex: 碲(Te，原子序52，原子量 128 ) 顯然，門得列夫的週期表與依原子量大小排列， 並不完全正確。 1913 年，莫斯利分析一些重金屬被陰極射線 撞擊所產生的 X 射線之頻率，發現原子序愈大 之元素，所產生之 X 射線頻率愈大。 莫斯利提出原子序的概念，即現今之週期表

現行國際訂定的元素週期表 1913年，英國科學家莫色勒將元素依原子序由小至大排列而提出新的週期表，此週期表經後來科學家不斷修改後，成為目前的元素週期表。

國際化學聯合會(IUPAC)訂定的元素週期表

6 由左至右，由上而下，依原子序由小到大排列。 每一列(橫)稱為「週期」 ，目前有7個週期。 不同週期的元素，其性質由左而右呈現週期性的改變。 同一行(縱)，稱為「族」。由左至右共有18族，分別命名為第1族、第2族……第18族。 6

介紹元素符號

元素符號的中文命名規則 1.元素名稱各以一個字表示。 2.金屬元素，從『金』部首，但汞例外。 例：銅、鐵、鉛、鋅、銀…... 3.固態非金屬元素，從『石』部首。 例：碳、硫、矽、磷、砷….... 4.液態元素，從『水』或『 』部首。 唯一的液態金屬是汞 唯一的液態非金屬是溴 。 5.氣態元素，從『气』部首。 例：氫、氧、氮、氯、氟、氦、氖、氬……..

元 素 的 命 名 ●早期發現的元素採用俗名。如：金、銀、銅、鐵、……。 ●晚期發現的元素採用譯名。如：矽、氯、硼、鋁、……。

元素符號 6 科學家訂定國際共通的元素符號。 根據英文或拉丁文名稱的第一個字母，元素符號以 第一個字母印刷體大寫表示。 若不同元素的開頭字母相同時，會在其後附加一個 小寫字母表示。 。

6 常見的元素符號與中文名稱

元 素 的 分 佈 ●空氣──Ｎ＞Ｏ＞Ａr＞ＣＯ2＞Ｈ2Ｏ。 ●海洋──Ｈ2Ｏ＞Ｃl＞Ｎa＞Ｍg。 ●地殼──Ｏ＞Ｓi＞Ａl＞Ｆe＞Ｃa。 ●地心──Ｆe＞Ｎi＞Ｃo＞Ｐ＞Ｃ。

元 素 的 活 性 Ｋ＞Ｎa＞Ｃa＞Ｍg＞Ａl＞Ｃ＞Ｚn＞Ｆe＞Ｓn＞Ｐb＞Ｈ＞Ｃu＞Ｈg＞Ａg＞Ｐt＞Ａu。 元 素 的 活 性 ●元素對氧的活性大小： Ｋ＞Ｎa＞Ｃa＞Ｍg＞Ａl＞Ｃ＞Ｚn＞Ｆe＞Ｓn＞Ｐb＞Ｈ＞Ｃu＞Ｈg＞Ａg＞Ｐt＞Ａu。 ●活性愈大的元素，其本身愈活潑（愈不安定），但其所形成的化合物卻愈安定，故其在自然界中大多以化合物的狀態存在；反之，活性愈小的元素，其本身愈不活潑（愈安定），但其所形成的化合物卻愈不安定，故其在自然界中大多以元素的狀態存在。 ●活性較大的元素可以從化合物中將活性較小的元素置換出來。 。

從18世紀中葉起的一百年間，科學家們陸續累積已知元素的物理、化學性質等資料，萌發找尋元素性質間是否存在某種關聯的想法。 6 從18世紀中葉起的一百年間，科學家們陸續累積已知元素的物理、化學性質等資料，萌發找尋元素性質間是否存在某種關聯的想法。 元素要如何分類？ 實驗6-1　化學性質相似的元素與分類

依鈉、鉀、鋁、鐵、銅、鋅六種金屬與水或鹽酸的反應性質作分類 6 鋁、鐵、銅、鋅分別放入水或鹽酸時 鋁、鐵、鋅、銅都不與水反應。 鋁、鐵、鋅可與稀鹽酸反應。 依鈉、鉀、鋁、鐵、銅、鋅六種金屬與水或鹽酸的反應性質作分類 第一類是會和水反應，如鈉、鉀。 第二類是不會和水反應，但是會和鹽酸起反應，如鋁、鐵、鋅。 第三類是不會和水、鹽酸反應，如銅。

氯化鎂、氯化鈣、氯化鋇三者都能與碳酸鈉水溶液產生白色沉澱。 6 氯化鎂、氯化鈣、氯化鋇三者都能與碳酸鈉水溶液產生白色沉澱。 鎂、鈣、鋇的化學性質相似，應可歸類成為同一類

分別對甲、乙、丙、丁金屬進行實驗，如下表。依據表中紀錄，哪些金屬性質最相似？為什麼？ 6 課本173 例題2 分別對甲、乙、丙、丁金屬進行實驗，如下表。依據表中紀錄，哪些金屬性質最相似？為什麼？ 操 作 項 目 甲 乙 丙 丁 放入水中 浮在水面， 有劇烈反應 沉入水中， 沒有反應 放入鹽酸中 產生氣體 氧化物溶於水後，滴入酚酞 呈紅色 水溶液加入碳酸鈉 透明澄清 產生白色沉澱 Answer 乙、丙可以分成同一類。就物理性質和化學性質的比較，此兩者的相似性較大。

常見元素的分類 非金屬 類金屬 金屬 23

6 金屬元素與非金屬元素

金屬元素(1) 6 新切面都具有光澤，除了金是黃色與銅是紅色外，大多數的金屬外表顏色為銀白色。 多數金屬具有高沸點與高熔點。 室溫（25 ℃）和1大氣壓下，金屬以固態存在；只有汞(水銀)（熔點 －38.9 ℃）以液態存在。 金(Au) 銅(Cu)

金屬元素(2) 金屬元素延展性佳，可拉成細絲或壓成薄片。 導電與導熱性佳。 6 金的延展性最佳。 銀的導電性最佳。 多數金屬重力敲擊後不易碎裂。 可被壓成薄片(稱為展性) 或是被拉成細絲(稱為延性)

6 常見的金屬元素

金(Au) 6 金 又名黃金，具有金黃色的光澤，可以長久保存，而且質地柔軟。 延展性是所有金屬中最佳，常用於製造錢幣及飾物。 因為容易導熱及導電且 不易生鏽，常用於電子 組件。

鋁(Al) 6 鋁 地殼中含量最豐富的金屬元素。 具有銀白色光澤，導熱性良好， 常用於製造包裝食物的鋁箔等。 鋁的表面容易形成薄層之緻密氧 化膜，可阻絕氧氣與內層的鋁發 生反應，常用於製造鋁門窗、鋁 罐等。 鋁與鎂的合金，質地輕、強度佳 ，常作為筆記型電腦機殼和攝影 器材的材料 。 鋁鎂合金為外殼材 料的筆記型電腦

鐵(Fe) 6 鐵 常以化合物的形式存在自然界。 鐵器容易生鏽不易保存，固常以表面鍍上鋅的方式提高抗鏽蝕能力(因為鋅的氧化物緻密) 。 鐵還可以進一步提煉成鋼，鋼的用途很廣。 鋼還可以跟其他金屬混合，例如不鏽鋼就是鋼與鎳、鉻的合金。 不鏽鋼 廚具

銅(Cu) 銅 6 俗稱紅銅，具有紅色光澤，導電性良好，僅次於銀，一般電線都使用純銅來製造。 銅也常與許多金屬混合，煉製成合金。 青銅是銅和錫的合金 黃銅是銅和鋅的合金 白銅是銅和鎳的合金 紅色的銅 黃銅製的薩克斯風 青銅雕像 銅鎳合金製成硬幣

銀(Ag) 6 銀 具有白色光澤，在所有金屬中具有最好的導電及導熱性。 主要用於製造錢幣、飾物及高級餐具。 溫泉地區的空氣中含有硫化氫氣體很容易與銀反應，在表面生成硫化銀的黑色斑點，因此，前往溫泉地區時應避免配戴銀的飾物。 溴化銀常作為照相底片的感光材料。 銀粉和水銀合金用以填補牙齒。

汞(水銀)(Hg) 汞 (1)汞是常溫`常壓的液態金屬（熔點－38.9℃，沸點357℃） ，俗稱水銀。 (2)汞熱膨脹均勻、密度大，可製作溫度、氣壓計。 (3)灑出的水銀要儘可能完全清除，可用真空法吸取，或用鋅粉或硫粉與水銀作用，再利用真空法吸取。 熔點最高為鎢（3415℃） 熔點最低為汞（－38.9℃）

汞 (Hg) (5)常作為溫度計和氣壓計的材料；日 光燈管內也含有少量的水銀蒸氣。 (6)水銀電池內含有氧化汞。 (7)水銀蒸氣及其化合物有毒，故含有 水銀的物質不可任意丟棄，以免造 成環境汙染。 水銀電池 水銀溫度計

鎢(W) 6 鎢 熔點最高的金屬(達到3415℃)。 可作為燈泡中的燈絲。 鎢和碳所合成的碳化鎢(WC)非常堅硬，可製成鑽孔、切割及研磨的工具。

鈦(Ti) 6 鈦 表面易形成保護薄膜，是耐腐蝕之優良材料 能與大多數金屬形成鈦合金，具有質輕堅固的特性，應用於植牙、人工骨骼、高爾夫球桿頭、自行車零件、飛機及太空梭機身等。 另外，二氧化鈦是一種 無毒的白色粉末，俗稱 鈦白粉，是製成油漆、 瓷釉的顏料，也是修正 液的成分之一。

6 非金屬元素

非金屬元素特性 6 不具延展性而易被敲碎 。 大多為熱與電的不良導體。(但是碳元素所構成的石墨卻具有導電性) 非金屬元素的顏色、熔點和沸點，也有很大差異，在常溫時可能以固態、液態、氣態存在。 例如硫是黃色固體，碳是黑色固體，紅磷是暗紅色固體，碘是紫黑色固體，溴是暗紅色液體，氫、氧、氮都是無色氣體，氯是黃綠色氣體。

6 液態溴(Br2)和氣態溴(Br2)都是暗紅色 紅磷(P) 暗紅色的固體 氯氣(Cl2) 黃綠色的氣體

6 常見的非金屬元素

碳(C) 6 碳 多以鑽石和石墨形式存在， 兩者性質不相同 。 鑽石透明無色，硬度很大。 石墨呈黑色，非金屬元素中唯一可以導電的元素，可製成鉛筆芯，也作為乾電池的電極。 另外，活性炭的主要成分也是碳，由於它有許多小孔洞，可吸附水中及空氣中的部分雜質，故作為濾水器的濾心及活性炭口罩的過濾材料。 鑽石 ﹪ 乾電池電極

石墨 (Ｃ)

鑽石 (Ｃ60)

芙 (Ｃ60)

6 硫(S) 硫 無臭、無味、質脆的黃色固體，不溶於水，俗稱硫磺。 存在於火山和溫泉地區，可用來製造火藥、硫酸等化學藥品。 硫是黃色固體

矽(Si) 6 矽 在地殼中的含量豐富，僅次於氧。 常以二氧化矽(SiO2)或矽酸鹽的形式存在於各種礦物中。 玻璃和砂石中也有氧和矽的化合物。 電子工業以矽為重要原料，製造矽晶圓。 加工布滿精細電路的矽晶圓

6 小檔案 矽晶圓 把二氧化矽高溫熔融、提煉，得到高純度的多晶矽，再經過長晶過程形成晶柱，將晶柱切片、拋光之後就成為一片片的矽晶圓（Silicon wafer)。在矽晶片上加工布滿多層精細的電子線路，即可成為有特定功能的電子元件，主要用於各項資訊產品。

6 Answer 元素甲和乙為金屬元素；因為具有金屬光澤、導電性與延展性。 元素丁為碳元素；因為黑色且具有導電性；非金屬元素中唯一具有導電性的即為碳元素所構成的石墨。

元素之最… 6 地殼中含量最多的元素? 氧(O) 地殼中含量最多的金屬元素? 地殼中含量最多的非金屬元素? 鋁(Al) 大氣中含量最多的氣體? 大氣中含量最多的高貴氣體? 人類呼吸運動時所吸入、呼出氣體最多的是何種呢? 延展性最佳的金屬? 導電性最佳的金屬? 常溫常壓下唯一液態的金屬? 常溫常壓下唯一液態的非金屬? 唯一會導電的非金屬元素為? 氧(O) 鋁(Al) 矽(Si) 氮氣(N2) 氬氣(Ar) 氮氣(N2) 金(Au) 銀(Ag) 水銀(汞)(Hg) 溴(Br) 石墨(C)

Review 物質分類 非金屬 金屬 化合物 元素 純物質 物質 混合物

同一族元素具有相似化學性質 第1族 →鹼金族 第2族→鹼土族 第18族 →惰性氣體 (高貴氣體、鈍氣、稀有氣體)

鹼金族 ＊第1族元素鹼金族。 ＊鈉和鉀是屬於第1族元素，都可與水反應產生鹼性物質與氫氣，又稱為鹼金族。 鹼金族 6 鹼性物質 氫氣 氫、鋰、鈉、鉀、銣、銫、金法 遇到 水產生…

鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs) ⇒以M表之 鈉與水反應 2M + 2H2O → 2MOH + H2 水溶液 呈鹼性 生成 氫氣 ⇒ M反應時都形成＋1 價陽離子 鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs) 歸類為同族元素，稱為鹼金屬

影片：鋰鈉鉀與水反應

鋰鈉鉀與水反應 鋰鈉鉀與水反應

鈉與鉀 6 置入水中時，鈉浮在水面上與水劇烈反應，在反應過程產生氣體（氫氣）。 鈉與水反應結束後，加入無色的酚酞溶液，溶液顏色由無色變紅色，由此可知鈉與水作用後產生了鹼性物質。 鉀也有類似性質，而且反應 更劇烈。

鹼土族 6 鎂 氫氧化鎂(鹼性) 氫氧化鈣(鹼性) 鈣 燃燒後 溶於水產生 ＊第二族常以化合物狀態存在於地殼中。 ＊將其燃燒後的產物溶於水中，會形成鹼性水溶液。因此被稱為鹼土族金屬。 溶於水產生 燃燒後 鎂 氫氧化鎂(鹼性) 氫氧化鈣(鹼性) 鈣

鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba) MO + H2O → M(OH)2 水溶液 呈鹼性 ⇒ M反應時都形成＋2 價陽離子 鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)歸類為同族元素，稱為鹼土金屬

惰性氣體 第18族元素惰性氣體又稱為鈍氣、或稀有氣體。 常溫下很難與其他物質發生反應，化學性質安定 6 第18族元素惰性氣體又稱為鈍氣、或稀有氣體。 常溫下很難與其他物質發生反應，化學性質安定 常溫常壓下這些惰性氣體通常以單原子狀態存在，不與其他原子結合。

1.若科學家發現一新元素，經檢測其原子序為118，若以週期表預測時，該元素的位置與性質為何？ 6

週期元素數目為 2、10、18、36、54、86，則第七週期與氡同族的元素，其原子序118該元素的位置與性質為何？ Answer 由原子序推測位在第18族上，因此預測其性質是：氣態、化學性質穩定、不易反應、以單原子分子存在。

2.元素A與元素B是同族元素，而元素A和元素C屬於同週期元素。上述三種元素中，哪兩種元素可能具有相似的性質？ 6 2.元素A與元素B是同族元素，而元素A和元素C屬於同週期元素。上述三種元素中，哪兩種元素可能具有相似的性質？ Answer 同一族的元素化學性質相似，故應該A和B兩種元素的化學性質較為相似。