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1.4 1.4 次级周期性次级周期性 同同族族元元素素的的物物理理化化学学性性质质，从从上上到到下下金金属属性性逐逐渐渐增增强强，电电离离能能、电电子子亲亲和和能能及及电电负负性性依依次次减减小小，这这是是周周期期性性基基本本趋趋势势。但但早早在在19151915年年BironBiron等等就就注注意意到到，这这些些性性质质从从上上到到下下并并不不是是直直线线式式递递变变的的，而而是是呈呈现现出出“锯锯齿齿”形形的的交交错错变变化化。这这种种现现象象被被称称为为第第二二周周期期性性或或次次周周期期性性。简简单单地地说说，所所谓谓“第第二二周周期期性性”是是指指同同族族元元素素,从从上上到到下下某某些些性性质质出出现现第第二二、第第四四、第六周期元素相似和第三、第五周期元素相似的现象。第六周期元素相似和第三、第五周期元素相似的现象。定定义义：各各族族元元素素的的物物理理化化学学性性质质，由由上上而而下下并并非非单单调调的的变变化化，而而常常是是有有起起伏伏的的，这这种种现现象象，称称为为次次级级周周期期性或第二周期性。性或第二周期性。11.4 次级周期性 同族元素的物理化学性质，从上到下金1.4.1 第二周期第二周期p区元素的特殊性：区元素的特殊性：半径小、电子密度大、无半径小、电子密度大、无d轨道轨道 1.多重键能力强；多重键能力强；p-p键、键、p-d键；键；2.单键键能弱；单键键能弱；3.最大配位数不超过最大配位数不超过4；4.水解机理；水解机理；CX4/SiX4；本质为结构的特殊性本质为结构的特殊性 21.4.1 第二周期p区元素的特殊性：21.4.2 第四周期第四周期p区元素的不规则性区元素的不规则性第四周期元素，首次出现了第四周期元素，首次出现了3d轨道，过渡后轨道，过渡后p区元素次外层区元素次外层为为3d10电子，屏蔽作用小，有效电荷高，第三到第四周期原电子，屏蔽作用小，有效电荷高，第三到第四周期原子半径增幅不大，如：子半径增幅不大，如：rGa rAl（钪系收缩）。引起一系（钪系收缩）。引起一系列参数如：电离能偏高、电负性偏大、最高态化合物氧化列参数如：电离能偏高、电负性偏大、最高态化合物氧化性性；31.4.2 第四周期p区元素的不规则性第四周期元素，首次出现44 主族元素的其他性质也呈现交替变化。氮族的含氧主族元素的其他性质也呈现交替变化。氮族的含氧 酸的氧化性：酸的氧化性：HNO3（强）（强）H3PO4（弱）（弱）H3AsO4（较强）（较强）H3SbO4（很弱）（很弱）卤素族含氧酸的氧化性：卤素族含氧酸的氧化性：HClO4 HBrO4 H5IO6 0(XO4-/XO3-)/V 1.23 1.76 1.70 HBrO4的氧化性比的氧化性比HClO4和和H5IO6 强强。高溴酸及其。高溴酸及其盐的制备百年屡告失败，只是在盐的制备百年屡告失败，只是在20世纪世纪60年代后才用年代后才用XeF2将溴酸盐氧化得到。将溴酸盐氧化得到。5 主族元素的其他性质也呈现交替变化。氮族的含氧51.4.3 第六周期第六周期p区元素特殊性区元素特殊性-惰电子对效应惰电子对效应 6s2电子不易参与成键；电子不易参与成键；-6s2惰性电子对效应惰性电子对效应；表现：表现：Tl、Pb、Bi（Po、At放射性元素）低价放射性元素）低价态（态（+1、+2、+3）化合物稳定；）化合物稳定；原因：原因：4f14、5d10结构，有效电荷大，结构，有效电荷大，6s轨道能量低轨道能量低（轨道收缩，钻穿效应）；（轨道收缩，钻穿效应）；6s2电子激发能大电子激发能大（热力学角度：激发能、键能、（热力学角度：激发能、键能、升华焓、蒸发焓等）；升华焓、蒸发焓等）；价层轨道空间伸展大，价层轨道空间伸展大，成键能力差；成键能力差；61.4.3 第六周期p区元素特殊性-惰电子对效应 6s2电 在处理多电子原子体系时，在处理多电子原子体系时，Slater把屏蔽效应看作是内层电把屏蔽效应看作是内层电子对外层电子及同层电子对同层电子的屏蔽，并假定电子的子对外层电子及同层电子对同层电子的屏蔽，并假定电子的运动规律与原子的核电荷无关，但这只是一种理想状态。实运动规律与原子的核电荷无关，但这只是一种理想状态。实际上际上随着周期数或核电荷的增加，随着周期数或核电荷的增加，1s电子逐渐紧缩，因而它对电子逐渐紧缩，因而它对第二层电子的屏蔽常数比理想状态来得大一些。第二层电子的屏蔽常数比理想状态来得大一些。由于第一层由于第一层电子对第二层的屏蔽稍增，必然导致第二电子层比原来的理电子对第二层的屏蔽稍增，必然导致第二电子层比原来的理想状态较为疏松，能级要比原来能级稍微升高一些；由于第想状态较为疏松，能级要比原来能级稍微升高一些；由于第二层电子变松了，它对于第三层电子的屏蔽相应地变弱，即二层电子变松了，它对于第三层电子的屏蔽相应地变弱，即导致第三电子层比原来状态较为收缩，能级比原来能级稍微导致第三电子层比原来状态较为收缩，能级比原来能级稍微降低；第三电子层紧缩了，它对第四电子层的屏蔽又将相应降低；第三电子层紧缩了，它对第四电子层的屏蔽又将相应地变强，导致第四电子层比原来稍微变松地变强，导致第四电子层比原来稍微变松。如此类推，。如此类推，电子层交替出现紧、松、紧、松电子层交替出现紧、松、紧、松的效应，称之为的效应，称之为原子模原子模型的松紧效应型的松紧效应。1.4.4 原子模型的松紧规律原子模型的松紧规律7 在处理多电子原子体系时，Slater把屏蔽效应看作是（1 1）处于原子深部电子，相同主量子数的）处于原子深部电子，相同主量子数的s s、p p、d d、f f均属同一层次。均属同一层次。（2 2）当电子处于最外层及次外层时，具有相同主量子数的当电子处于最外层及次外层时，具有相同主量子数的 s s、p p和和d d电子云相距较电子云相距较远远，能级相差较大，它们各为独立的层次。，能级相差较大，它们各为独立的层次。正因为如此，周期表中各族元素的正因为如此，周期表中各族元素的外电子层或次外电子层可划为含外电子层或次外电子层可划为含d d次外层和次外层和不含不含d d次外层两类次外层两类，相应的松紧效应表现为图式，相应的松紧效应表现为图式A A和图式和图式B B两大类两大类(表表1.24)1.24)。次外层和外层次外层和外层d d轨道无电子轨道无电子 8（1）处于原子深部电子，相同主量子数的s、p、d、f均属同一p 同同族族元元素素的的原原子子参参数数都都有有一一定定的的周周期期规规律律，原原子子模模型型的的松松紧紧规规律律，则则是是在在总总趋趋势势的的基基础础上上的的附附加加效效应应。松松紧紧规规律律可可表表现现在在同同族族元元素素的的电电离离能能、电电负负性性、半半径径、氧氧化化态态等等各各种种基基本本性性质质上上揭示微小差别的原因。揭示微小差别的原因。第四周期元素不规则性：第四周期元素不规则性：(1)高价氧化物比三、五周期元素化合物强；高价氧化物比三、五周期元素化合物强；ClO3-/Cl-(1.47)IO3-/I-(1.20)(2)PCl5、SbCl5稳定，稳定，AsCl5不稳定不稳定 AsBr5、AsI5不存在不存在解释：解释：从从松紧模型松紧模型B看看,4s4p紧缩，然而紧缩，然而4s比比4p吸得更紧，所吸得更紧，所以以4s、4p电离势差值将附加加大。因此，电离势差值将附加加大。因此，4s较稳定，不易失较稳定，不易失去，而呈低价。去，而呈低价。9 同族元素的原子参数都有一定的周期规律，原子模型的松紧规律，第五周期元素性质的特殊性第五周期元素性质的特殊性（1 1）如电子排布）如电子排布 第四周期第四周期 V(dV(d3 3s s2 2)Cr(d)Cr(d5 5s s1 1)Fe(d)Fe(d6 6s s2 2)Co(d)Co(d7 7s s2 2)Ni(d)Ni(d8 8s s2 2)第五周期第五周期 Nb(dNb(d4 4s s1 1)Mo(d Mo(d5 5s s1 1)Ru(dRu(d7 7s s1 1)Rh(d)Rh(d8 8s s1 1)Pd(dPd(d1010s s0 0)第六周期第六周期 Ta(dTa(d3 3s s2 2)W(d)W(d4 4s s2 2)Os(d)Os(d6 6s s2 2)Ir(d)Ir(d7 7s s2 2)Pt(d)Pt(d9 9s s1 1)（2 2）CuCu2+2+,Ag,Ag1+1+,AuAu3+3+化合物化合物解释：解释：第五周期：第五周期：5 5s s松松4 4d d紧，紧，5 5s s电子落入电子落入4 4d d层，以求体系更层，以求体系更稳定。稳定。AgAg易失去较松易失去较松5 5s s电子难失去电子难失去4 4d d电子而只形成电子而只形成-1 1。第六周期第六周期6s2惰性电子对效应惰性电子对效应（1 1）PbO2 NaBiO3非常强的氧化性非常强的氧化性（2 2）PbS2、PbI4不存在不存在解释：解释：6s、6p偏紧，然偏紧，然6s比比6p吸得更紧，所以吸得更紧，所以6s、6p电离势电离势差值将附加加大，因此，差值将附加加大，因此，6s较稳定，不易成键，不易失去；较稳定，不易成键，不易失去；10第五周期元素性质的特殊性101.5 周期系中的相对论周期系中的相对论(性性)效应效应1.5.1 原子体系的重要相对论效应原子体系的重要相对论效应（1）旋）旋-轨耦合效应（旋轨耦合效应（旋-轨分裂）轨分裂）旋旋-轨耦合是指电子自旋产生的磁矩和电子在轨道上运动轨耦合是指电子自旋产生的磁矩和电子在轨道上运动产生的磁矩间的相互作用。旋产生的磁矩间的相互作用。旋-轨分裂是指由于旋轨耦合，使轨分裂是指由于旋轨耦合，使原来的原来的简并轨道能级分裂简并轨道能级分裂。自自旋旋-轨轨道道耦耦合合(s-l耦耦合合)引引起起的的p轨轨道道分裂能级差分裂能级差(eV)C 0.005Si 0.03Ge 0.17 Sn 0.42Pb 1.32如果考虑到相对论如果考虑到相对论,除电子具有自旋性质是相对论性量子力学的自然结论外除电子具有自旋性质是相对论性量子力学的自然结论外,原来简原来简并轨道将因旋轨耦合而分裂。对轻元素来说并轨道将因旋轨耦合而分裂。对轻元素来说,这种分别能级差很小这种分别能级差很小,可以不考虑可以不考虑,但但对于重元素来说对于重元素来说,这种分裂能量差足以影响元素的化学性质这种分裂能量差足以影响元素的化学性质,而不能不考虑了。而不能不考虑了。111.5 周期系中的相对论(性)效应1.5.1 原子体系的重要主主量量子子数数n和和角角量量子子数数l都都确确定定的的电电子子亚亚层层，裂裂分分为为总总角角动动量量量量子子数数：j=l1/2两两个个亚亚层层。其其中中，+1/2亚亚层层的的能能量量升升高高；而而-1/2亚层的能量减少；亚层的能量减少；p p3/23/2 一一 一一p p1/21/2 一一p 一一 一一 一一 d 一一 一一 一一 一一 一一 d d5/25/2 一一 一一 一一d d3/23/2 一一 一一12主量子数n和角量子数l都确定的电子亚层，裂分为总角动量量子数（2）直接相对论效应（相对论性收缩）直接相对论效应（相对论性收缩）p 依依据据：根根据据爱爱因因斯斯坦坦（Einstein）相相对对论论，物物质质的的质质量量与与它的运动它的运动速度速度有关，即有关，即:式中式中:m为物质在运动中的相对质量，为物质在运动中的相对质量，m0为物质的静止质量，为物质的静止质量，v为物质的运动速率，为物质的运动速率，c为光速。为光速。根据公式可见：根据公式可见：v=0时时 m=m0 v很小时很小时 m=m0 v=c时时 m=v c时时 m m0 由于相对论效应，致使由于相对论效应，致使元素原子性质上产生变元素原子性质上产生变化，这种作用称之为原化，这种作用称之为原子体系的相对论效应。子体系的相对论效应。13（2）直接相对论效应（相对论性收缩）依据：根据爱因斯坦（E相对论效应直接作用的结果：相对论效应直接作用的结果：电子轨道的收缩；电子轨道的收缩；根据玻尔半径公式：根据玻尔半径公式：1.1.重元素比轻元素的相对论效应强；重元素比轻元素的相对论效应强；Z Z大；大；2.2.内内层层电电子子比比外外层层电电子子之之相相对对论论效效应应为为强强；近近核核处处，引引力力大大，速度快；速度快；3.3.重元素的外层电子，由于钻穿，也有一定的相对论效应。重元素的外层电子，由于钻穿，也有一定的相对论效应。节面：节面：n n-l l-1-1（3）间接相对论效应（相对论性膨胀）间接相对论效应（相对论性膨胀）内内层层s、p轨轨道道的的收收缩缩，对对次次外外层层d和和f电电子子的的屏屏蔽蔽增增大大，使使之之有效核电荷降低，能量升高有效核电荷降低，能量升高；d、f轨道的膨胀；轨道的膨胀；外层外层s、p轨道的收缩轨道的收缩这种效应是由相对论性收缩这种效应是由相对论性收缩派生派生而来，故称为而来，故称为“间接性间接性”。14相对论效应直接作用的结果：电子轨道的收缩；重元素比轻元素的相(1)重重元元素素的的外外层层ns电电子子，由由于于钻钻穿穿效效应应大大，在在核核附附近近出出现现几率较其他轨道电子为大，以几率较其他轨道电子为大，以相对论性收缩为主相对论性收缩为主；(2)重重元元素素的的外外层层np电电子子，直直接接相相对对论论效效应应与与旋旋-轨轨分分裂裂作作用用不不一一定定效效果果相相同同，最最终终效效果果，随随n而而不不同同。对对np低低能能轨道轨道-收缩；对收缩；对np高能轨道：持平或膨胀。高能轨道：持平或膨胀。(3)对对于于nd、nf轨轨道道，由由于于它它们们更更靠靠近近外外层层，钻钻穿穿效效应应弱弱，所所以以相相对对论论性性收收缩缩作作用用较较小小。对对nd、nf轨轨道道，主主要要考考虑虑持平或膨胀。持平或膨胀。p 对原子轨道半径的影响（对原子轨道半径的影响（分为相对论性收缩与膨胀分为相对论性收缩与膨胀）15重元素的外层ns电子，由于钻穿效应大，在核附近出现几率较其他p 现以汞元素诸轨道为例，粗略地说：现以汞元素诸轨道为例，粗略地说：对对ns轨道轨道 总效应是收缩；总效应是收缩；对对np轨道轨道 总效应总效应p1/2是收缩；是收缩；p3/2是持平是持平;对对nd轨道轨道 总效应总效应d3/2是持平，是持平，d5/2是膨胀；是膨胀；对对nf轨道轨道 总效应总效应f5/2是持平，是持平，f7/2是膨胀。是膨胀。p 相相对对论论性性效效应应的的研研究究表表明明：通通常常所所说说的的“镧镧系系系系收收缩缩”中中：有有10%是是相相对对论论性性效效应应的的贡贡献献，用用相相对对论论性性效效应应可可以以解解释释周周期期表表中中的的许许多多“异异常常”现象。现象。16 现以汞元素诸轨道为例，粗略地说：相对论性效应的研究表明：1.5.2 相对论效应对重元素性质的影响相对论效应对重元素性质的影响相对论性效应对元素性质的影响表现为：相对论性效应对元素性质的影响表现为：对原子轨道半径的影响（对原子轨道半径的影响（分为相对论性收缩与膨胀分为相对论性收缩与膨胀）；）；对原子轨道能量的影响对原子轨道能量的影响 对电子排列顺序的影响对电子排列顺序的影响 对原子参数的影响对原子参数的影响 对元素性质的影响对元素性质的影响171.5.2 相对论效应对重元素性质的影响相对论性效应对元素性 相对论性效应对原子轨道能量的影响相对论性效应对原子轨道能量的影响 IA和和IIA族族I1最小出现在第六周期最小出现在第六周期Cs和和Ba，而不是第七周期，而不是第七周期Fr和和Ra；第二过渡系第二过渡系I1小于同族第三过渡系元素；小于同族第三过渡系元素；原因：原因：重元素相对论效应大，重元素相对论效应大，ns轨道收缩严重，能级降低；轨道收缩严重，能级降低；第六周期第六周期p区元素区元素I1横向和纵向无规律；横向和纵向无规律；非相对论观点：非相对论观点：认为这是由于镧系收缩的影响。认为这是由于镧系收缩的影响。为为什什么么到到Pb元元素素还还是是反反常常的的，电电离离势势偏偏大大，恰恰恰恰到到了了Bi元元素素，电电离势又小下来了离势又小下来了?为为什什么么Bi为为半半充充满满6s26p3，其其电电离离势势应应高高于于Pb，实实际际上上却却反反而而小小于于Pb？为什么为什么由由Pb到到Bi，I1是下降的，而由是下降的，而由Bi到到Po，I1又上升了？又上升了？InSnSbTeI1 kJ/mol558709832869TlPbBiPoI1 kJ/mol58971670381218 相对论性效应对原子轨道能量的影响 IA和IIA族I1最小p 解释：解释：Tl Pb Bi Po6s26p1 6s26p2 6s26p3 6s26p4 1.第六周期与第五周期同族元素相比较，第六周期与第五周期同族元素相比较，上下相差上下相差32个核电荷，故个核电荷，故第六周期第六周期p区区 元素相对论效应较强；元素相对论效应较强；2.旋旋轨轨分分裂裂：三三重重简简并并态态的的6p轨轨道道分分裂裂为为6P1/2和和6P3/2轨轨道道，前前者者能能级级低低，后者能级高，且二者能级差大于相应的电子配对能；后者能级高，且二者能级差大于相应的电子配对能；3.按按能能量量最最低低原原理理，Tl的的6p1电电子子应应填填充充在在6p1/2轨轨道道：从从而而此此6p1电电子子自自身身能量低，较稳定，失去它时需要高能量。能量低，较稳定，失去它时需要高能量。E(6p1/2)4.Pb元素的两个元素的两个6p电子均应填充于电子均应填充于pl/2轨道。轨道。E(6p1/2)+EP电子成对能；电子成对能；5.Bi第一电离势相应的电子，必是第一电离势相应的电子，必是6p3/2轨道上的电子，轨道上的电子，而而6p3/2轨道自身能级高，所以轨道自身能级高，所以Bi的的I1低于第五周期低于第五周期 同族同族Sb和同族元素和同族元素Pb；6.按新分裂后的按新分裂后的6p1/2、6p3/2轨道能态而言，轨道能态而言，Po的的6p4价价 电子构型恰是电子构型恰是半充满态半充满态；所以；所以I1显然较显然较Bi的的I1为高。为高。PoTlTlPbBiPoI1 kJ/mol58971670381219 解释：Tl Pb Bi6s2惰性电子对效应惰性电子对效应：其本质是因为：其本质是因为(ns)2价轨道由上而下，相价轨道由上而下，相对论性收缩效应增加，对论性收缩效应增加，(ns)2电子对的能量降低，惰性增大，不电子对的能量降低，惰性增大，不易参与成键，同时，相对论性易参与成键，同时，相对论性旋旋-轨耦合效应轨耦合效应也是自上而下增加。也是自上而下增加。由图可见：由图可见：相对论相对论性效应导致重元素性效应导致重元素Pb的的6s-6p能级间能级间隔增大，隔增大，sp3杂化杂化成键困难，高氧化成键困难，高氧化态难以形成。态难以形成。Au Tl 5d106s1 6s26p1第六周期元素反常大的电子亲和能：第六周期元素反常大的电子亲和能：Tl206s2惰性电子对效应：其本质是因为(ns)2价轨道由上而下，相对论效应对核外电子排布顺序的影响相对论效应对核外电子排布顺序的影响(a)核外电子排布一般顺序：核外电子排布一般顺序：ns (n-1)d (b)第一过渡系符合得很好：第一过渡系符合得很好：E4S E3d；(c)第二过渡系元素的第二过渡系元素的“例外例外”情况比第一过渡系多。情况比第一过渡系多。原因原因:1、次外层多了、次外层多了18电子电子(4s4p4d)，18电子壳层比电子壳层比3s3p的的8电电子壳层，屏蔽作用差，使子壳层，屏蔽作用差，使5s和和4d能级接近；能级接近；2、s-s电子间斥力大于电子间斥力大于d-d斥力，跃迁到斥力，跃迁到4d轨道。轨道。(d)第三过渡系，这种第三过渡系，这种“例外例外”情况几乎不再出现了情况几乎不再出现了;相对论效应使相对论效应使6s壳层收缩和壳层收缩和5d膨胀，使膨胀，使5d和和6s能级差加大。能级差加大。第二过渡系第二过渡系第三过渡系第三过渡系21 相对论效应对核外电子排布顺序的影响 第二过渡系第三过渡 相对论性效应对过渡元素氧化态的影响相对论性效应对过渡元素氧化态的影响现象现象：VIB族：族：Cr Mo W Cr（III）稳定）稳定 W（III）不稳定）不稳定Cr（VI）不稳定）不稳定 W（VI）稳定）稳定 结论：结论：各族过渡元素由上而下，高氧化态共价型化合物稳定；各族过渡元素由上而下，高氧化态共价型化合物稳定；原因：原因：1、低氧化态只涉及低氧化态只涉及ns价电子：价电子：相对论性效应自上而下逐步增相对论性效应自上而下逐步增强，强，ns轨道相对论性收缩效应自上而下增大，所以完全失去电轨道相对论性收缩效应自上而下增大，所以完全失去电子生成离子型化合物渐难；子生成离子型化合物渐难；2、高氧化态不仅涉及高氧化态不仅涉及ns电子，还要涉及电子，还要涉及(n-1)d电子电子（共价成共价成键键）：因相对论性膨胀，）：因相对论性膨胀，(n-1)d的电子的稳定性降低，自上而的电子的稳定性降低，自上而下参与共价成键愈来愈容易。下参与共价成键愈来愈容易。22 相对论性效应对过渡元素氧化态的影响22 相对论性效应对元素性质的影响相对论性效应对元素性质的影响例例1：解释金银属同族元素，但金的许多化学性质不同于银。解释金银属同族元素，但金的许多化学性质不同于银。由于重原子相对论性收缩更为显著由于重原子相对论性收缩更为显著,所以：所以：(1)Au的原子半径的原子半径(144.2pm)小于小于Ag(144.4pm);(2)Au第一电离势大于第一电离势大于Ag，Au是比是比Ag更不活泼的惰性金属；更不活泼的惰性金属；23 相对论性效应对元素性质的影响由于重原子相对论性收缩更为显1.银有稳定的银有稳定的Ag+离子离子，而金则没有稳定的，而金则没有稳定的Au+离子；离子；2.Au形成高价化合物（形成高价化合物（+3，+5）：相对论性效应不仅使：相对论性效应不仅使Au的的6s轨道收缩，也使轨道收缩，也使5d轨道比轨道比Ag的的4d轨道膨胀所以轨道膨胀所以Au的第的第二电离能二电离能(1980 kJmol-1)小于小于Ag(2074 kJmol-1)，正因为，正因为Au的的5d能量高，易于参加成键；能量高，易于参加成键；3.高的电子亲合能，使高的电子亲合能，使金与卤素类似金与卤素类似，能生成，能生成CsCl型结构的型结构的CsAu，RbAu，其中金呈现，其中金呈现-1氧化态；而银则无此类氧化态氧化态；而银则无此类氧化态和化合物；和化合物；4.颜色：颜色：金的颜色来源于金的颜色来源于5d 6s的跃迁，两个能级差较小，的跃迁，两个能级差较小，(2.3eV,1855.1cm1)，相当于，相当于539nm，吸收蓝紫色光，显红黄，吸收蓝紫色光，显红黄色；而色；而Ag的的4d5s能级差较大，可见光区外，故显银白色。能级差较大，可见光区外，故显银白色。具体性质表现：具体性质表现：24银有稳定的Ag+离子，而金则没有稳定的Au+离子；具体性质表例例2：Hg的一些特殊性可以用相对论效应说明的一些特殊性可以用相对论效应说明。由于由于Hg的的6s2收缩较大，使它的惰性增大，接近稀有收缩较大，使它的惰性增大，接近稀有气体，有气体，有“假氦假氦”之称；之称；Hg的第一电离能（的第一电离能（10.43ev）大于大于Cd的第一电离能的第一电离能 (8.991eV)；汞不仅是常温下以液态存在的唯一金属，而且汞不仅是常温下以液态存在的唯一金属，而且Hg可可在水溶液中呈游离态存在，它与在水溶液中呈游离态存在，它与Au2是等电子体。是等电子体。25例2：Hg的一些特殊性可以用相对论效应说明。251.6 1.6 元素周期系的发展元素周期系的发展 1.6.1 化学元素的人工合成化学元素的人工合成（1）锝）锝43、砹砹61、钷、钷85、钫、钫87的人工合成；的人工合成；20世纪世纪30-40年代：人工核反应工作的进展；年代：人工核反应工作的进展；锕衰变锕衰变钫钫87；a粒子轰击金属粒子轰击金属Bi砹砹61；U-235裂变产裂变产物物锝锝43和钷和钷85；1871年年-1943年，年，1-92号全；号全；（2）铀）铀92后元素的合成；后元素的合成；1940年，年，U-239衰变产生衰变产生93号镎；号镎；1940-1996年，年，93-112号新元素。号新元素。261.6 元素周期系的发展 1.6.1 化学元素的人工合成（(3)超重元素超重元素 超超重重元元素素一一般般是是指指原原子子序序数数为为110126的的元元素素(也也有有人人认认为为是是指指原原子子序序从从108128的的元元素素)，随随着着原原子子序序数数的的增增加加，这这些些人人工工合合成成元元素素寿寿命命越越来来越越短短(如如104号号元元素素只只能能存存在在0.10.5秒秒)，且且合合成成出出来来的的原原子子的的数数目目也也越越来来越越少少，因因而而使使人人们们对对新新元元素素的的发发现现产产生生一一些些错错觉觉，认认为为稳稳定定重重元元素素的的发发现现是是不不大大可可能的。能的。理理论论物物理理研研究究指指出出：原原子子核核是是由由在在核核力力场场中中运运动动的的粒粒子子组组合合体体构构成成的的，当当原原子子核核中中构构成成粒粒子子组组合合体体达达到到某某些些所所谓谓的的“幻幻数数”时时，就就会会特特别别稳稳定定。如如：中中子子和和质质子子都都是是2,8,20,28,50,82等等；铀铀以以后后，质质子子幻幻数数：114和和164等等；中中子子幻幻数数：126,184,198,228,272,318等。等。27(3)超重元素27 按此，在按此，在105-106号元素附近开始进入不稳定海洋，越过海洋出现号元素附近开始进入不稳定海洋，越过海洋出现稳定稳定岛岛，这个岛相应于，这个岛相应于质子数的范围为质子数的范围为 110-126或或108-128，中子数的范围为，中子数的范围为176-190。岛中最高的山峰相应于原子序数岛中最高的山峰相应于原子序数114，中子数为，中子数为184的元素，岛的的元素，岛的周围为不稳定的元素。周围为不稳定的元素。下一个双幻数组合（下一个双幻数组合（Z=164，N=198），形成超重），形成超重岛。岛。稳定岛的假说稳定岛的假说科学家预言：含有科学家预言：含有114质子和质子和184中子的原子核附近可能存在一批寿命长、中子的原子核附近可能存在一批寿命长、稳定性较高的新超重元素。稳定性较高的新超重元素。“稳定岛稳定岛”：中子数和质中子数和质子数的稳定组合子数的稳定组合，在这个范，在这个范围内组成了一个围内组成了一个稳定同位素稳定同位素区区，其四周被不稳定的同位，其四周被不稳定的同位素如素如“海洋海洋”一样包围着，一样包围着，稳定同位素在不稳定同位素稳定同位素在不稳定同位素中形成了如屹立在中形成了如屹立在“海洋海洋”中的中的“山脉山脉”或称或称“稳定岛稳定岛”。28 按此，在105-106号元素附近开始进入不锕锕系系理理论论的的提提出出和和证证实实：美美国国的的G.T.SeabergG.T.Seaberg（106106元元素素符号符号SgSg）提出锕系理论）提出锕系理论 1.6.2 锕系理论的提出和证实锕系理论的提出和证实29锕系理论的提出和证实：美国的G.T.Seaberg（106元超超新超新超 根根据据现现有有的的周周期期系系理理论论知知识识，可可将将第第8、9两两个个周周期期直直到到218号号元元素素的的位位置置列列出出，至至于于此此表表是是否否正正确确，有有待待今今后科学实践的检验。后科学实践的检验。30超新超 根据现有的周期系理论知识，可将第8、
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