我们所处的这个世界中的各个物质都是由原子构成的。当然，生活中如此之多的物质并不是只有一种原子构成，而是由很多种原子构成。那原子具有怎样的结构呢？

通过观察和推理，我们发现原子的结构可以分为两部分。第1部分就是内部的原子核，原子核内又可以分为质子和中子。质子带正电，中子不带电。另一部分就是核外电子。核外电子带负电。并且质子所带的电荷数和核外电子所带电荷数是相等的，这也就是为世间万物中的物质都呈现电中性。

那核外电子是如何在原子核外排布的呢？核外电子在原子核外是分层排布的，一层一层像洋葱一样。我们分别用n=1、2、3、4或K L M N O P Q来表示从内而外的电子层。既然核外电子是分层排布的，那么每层可以排多少个电子呢？通过观察和分析，我们发现原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n²。而且，无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个（K层只有2个），次外层电了数不超过18个，倒数第三层电3最多不超过32个。原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。因此在化学反应中，元素通常会通过得失电子的方式来达成自身的稳定结构。

前面我们也提到在这个世界当中有很多种原子。为了给这些原子分类，我们将质子数相同的一类原子叫做元素。构成我们这个世界中所有物质的元素同样也是有很多种的。那我们应该如何将它们一目了然，清晰明了的排列起来呢？

最终我们按照原子结构（包含原子质子数，最外层电子数以及电子层数）以及元素的化学性质，排列出了一份元素周期表。我们将纵向的称为族，横向的称为周期。元素周期表总共有7个周期、16个族。前三周期称为短周期，后四个周期称为长周期。16个族中又分为7个主族加8个副族和零族。

原子结构中的质子数决定着该元素是在主族还是在副族，最外层电子数则决定着该元素在第几族，电子层数决定着该元素位于第几周期。

原子结构决定着该元素的性质，同时也决定着该元素在元素周期表中的位置。那我们是否可以通过元素周期表的位置来推断出其元素所具有的性质呢？

我们以第一主族（除H外，锂钠钾铷铯钫）也就是碱金属元素为例。根据碱金属元素的最外层电子数都相同；电子层数从上到下依次递增，由于电子层数从上到下一次递增导致其原子半径也依次递增，同时质子数也依次递增。我们猜测碱金属都具有还原性，并且还原性依次递增，并且碱金属和钠在同一族，所以我们猜测碱金属可能也具有和那相似的性质。

当我们取出一小块钾，我们发现它的确具有银白色金属，质软的性质。并且在常温下钾表面很快变暗，生成氧化钾。当我们加热呈有绿豆大小的金属钾的蒸发皿时，反应剧烈，有紫色火焰，同时生成黄色固体。我们得到结论为钾在加热的条件下可以与氧气发生反应，生成复杂的氧化物。当我们将钾放入盛有水并添加过酚酞溶液的烧杯中。其现象与钠和水反应的现象大体相同，只是反应更加剧烈。我们得到的结论就是钾和水反应，生成氢氧化钾和氢气。钾和水反应的实质其实就是钾和氢离子的反应，因此我们可以得到钾也可以和酸反应。

而之所以在上述实验中钾比钠的反应更为剧烈的原因就是钾比钠的电子层数多一层，所以钾也就更容易失电子，其还原性也就更强。

那除了钾钠那以外，锂铷铯的性质如何呢？

通过实验我们发现，锂只有在加热的条件下才能与氧气反应生成氧化锂。在与水反应的时候，锂明显比钠的反应更加缓慢。当铷和铯遇到空气时立即燃烧，遇到水时也立即燃烧，甚至爆炸。

从上述实验现象中，我们可以发现碱金属单质的相同点就是都能与水氧气反应生成正一价的化合物，这是因为碱金属元素的最外层电子数都是1。其中的递变性则是从上到下金属们与氧气，水反应更容易也更剧烈，这是因为从上到下碱金属元素电子层数依次递增。无论是最外层电子数还是电子层数，都是原子结构。

从碱金属元素的性质与原子结构和元素周期表位置的关系中，我们可以发现原子结构决定元素性质，元素性质反应原子结构，而原子结构决定元素周期表，位置元素周期表位置可以反映原子结构，同时也可以反映元素的性质。

此外从上到下，除了钾的熔点小于钠以外，其余的熔点递减，密度递增，沸点递减。也就是说元素的物理性质，也与元素的元素周期表位置与其原子结构有关系。并且碱金属的还原性越强，其生成的相对应的最高价氢氧化物碱性越强。

除了第一主族的碱金属，那卤素元素（氟氯溴碘砹鿬）具有怎样的相似性与递变性呢？相似性是其最外层电的时候都是7，都具有非金属性（在化学反应中容易得电子）。递变性为从上到下电子层数一起增大非金属性依次减弱。卤素单质的相似性为单质都具有氧化性能与还原剂，水，碱等发生反应。递变性为与还原剂，水，碱等物质的反应程度减弱。

用卤族单质分别与氢气反应。我们发现相同的是都具有氧化性，递变性是在反应中氧化性依次减弱，氢化物的稳定性依次减弱。这是因为非金属性依次减弱，所以对于电子的吸引力依次减弱。卤族单质都可以和水，碱(NaOH)，金属发生反应，（F₂除外）。用x代表卤族元素，其分别对应的产物为HX+HXO,Nax+H₂O+NaXO,2MXm(M是金属元素，m是它的化合价)

卤族元素的物理性质也具有颜色逐渐加深，密度递增，熔点沸点递增的递变性。

此外，卤族元素还可以与其盐溶液发生置换反应。氧化性强的卤素单质可以置换出氧化性较弱的卤素单质。因此我们可以得到F₂的氧化性>Cl₂>Br₂>I₂，还原性却依次递增。即从上到下元素的金属性依次增强，非金属性依次减弱。

我们可以通过与水氢离子反应的剧烈程度以及。其最高价态的氢氧化物的碱性强弱来判断该元素的金属性强弱。非金属性则可以通过与氢化合生成氢化物的难易程度，氢化物的稳定性，最高价氧化物对应水化物的酸性强弱以及置换反应来判断。

那同一周期元素又具有怎样的相似性与地面性呢？相似性就是同周期元素的电子层数相同，递变性则是同周期元素最外层电子数从一开始依次递增。由于质子数依次递增，所以原子半径依次减小。

类比同族元素的递变性。我们猜想同舟氢元素也具有金属性依次减弱，非金属性依次增强。的递变性。

以第3周期（钠镁铝硅磷硫氯氩）为例，首先，我们要来验证金属性随着原子序数的递增而减弱。

我们可以通过单质与水和氢离子反应置换出氢气的反应程度来判断，其金属性强弱。镁在冷水中与水反应无明显现象，而当把镁条放入热水中时，则会产生少量气泡，那滴加酚酞溶液变为红色。镁在加热的条件下可以与水发生反应，生成氢氧化镁和氢气。而钠在常温下就可以与水发生反应，因此我们可以得出钠的金属性>镁。通过与酸反应，我们可以得出钠的金属性>镁>铝。

除此之外，我们还可以通过最高价氧化物的水化物的碱性强弱来判断元素的金属性强弱。向氢氧化铝中加入酸会生成。铝离子和水。而像氢氧化铝，中加入碱则会生成四羟基合铝酸根，也就是说氢氧化铝是具有两性的。当我们向氢氧化镁中加入酸是。会生成镁离子和水，这说明氢氧化镁具有碱性。而我们向氢氧化镁中加入捡拾。我们发现沉淀并没有消失，这说明氢氧化镁不和碱发生反应。所以我们得到氢氧化镁的碱性>氢氧化铝。我们也可以推断出氢氧化钠（强碱）的碱性>氢氧化镁（中强碱）>氢氧化铝（两性）。就此我们可以得出金属性随着原子序数的增加依次减弱。

然后，我们要验证非金属性是否随着原子序数递增。首先我们可以通过其最高价化合物的水化物的酸性强弱来判断元素的非金属性强弱。通过查阅资料我们发现其最高价化合物的水化物的酸性强弱，随着原子序数的增加而增加。其次我们可以通过与氢气生成气态氢化物的难易程度以即稳定性来判断。我们发现磷化氢完全不稳定，而硫化氢在较高温时会分解，氯化氢为稳定的气态化合物。所以硅的非金属性<磷<硫<氯。这也就说明了非金属性随着原子序数的递增而依次减弱。

那同一周期的元素除了在化学性质上有周期性的变化，那么在其他方面还有没有什么变化呢？通过观察，我们发现同一周期元素在化合价上也有一定变化规律。即最高正价等于该元素主族序数等于最外层电子数，最低负价等于该主族序数减8。

那为什么会有这样一一规律呢？这就和我们前面提到的元素在化学反应中都会通过得失电子的方式来使自己的化合价达到8。最外层电子小于4的元素（金属元素）会在化学反应中通常会失去最外层的4个电子，以此来达到稳定结构。而最外层电子大于4的元素（非金属元素），大多数时候会得到电子，以此达到稳定结构。最外层电子数等于8的元素，既可以得到4个电子，也可以失掉4个电子。

那么非金属元素就应该显负价吗？为什么还会显正价呢？这是因为非金属元素在和金属元素构成物质时，会采用通过得失电子，形成离子键，以离子的形式构成物质。而在和非金属元素构成物质时，则会通过得失电子形成共价键以分子的形式来构成物质。这时非金属元素和非金属元素中的共用电子对就会由于双方对于共用电子对的引力不同导致共用电子队会偏向其中一方而偏离另一方，被偏离的那一方就会显正价。

我们将这样元素的性质随原子序数的递增而呈现出的周期性变化规律叫做元素周期律。元素周期律是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。

那元素周期率律又有什么用呢？根据元素周期律我们可以预测元素及其化合物的性质。比如我们可以比较不同周期不同主族的元素的性质，我们还可以推测未知元素的某些性质。元素周期律还可以帮助指导新元素的发现，并预测它们的原子结构以及性质。

除此之外，元素周期律在我们日常生活生产上也有很多帮助，元素周期律可以帮助我们寻找有特殊用途的新物质，比如分界线上的元素，可以用于半导体，过渡元素通常是很好的催化剂以及耐高温金属，其中的一些元素如磷，硫氮，氟也可以用于农药。

元素周期律使我们可以通过该元素在元素周期表上的位置以及其原子结构推测出其化学性质。帮助我们在化学对于物质及其变化的研究上更为高效，也为化学的很多研究提供了理论知识的基础。是我们在化学研究上一个很好的帮手！