原子量
一种元素的原子量(准确说叫相对原子质量,不要和原子序数混淆)是该元素典型样品中每个原子的平均质量,用“原子质量单位”或amu表示。amu定义为碳-12原子质量的1/12。粗略地说,一个amu是一个质子或一个中子的质量,因此,元素的原子量大致等于该原子核中质子和中子的总数。
然而,你将会看到,有些元素的原子量处在两个完整的整数之间。当一种元素的典型样品含有两个或多个天然存在的同位素的时候,这些同位素的平均重量就使得amu表现为小数。(同位素将在第91号元素镤那一部分更详细地解释,它的基本概念是,一种元素的同位素都拥有相同数目的质子,因此具有相同的化学性质,只是原子核中的中子数目不同。)
密度
元素密度是指该元素绝对纯净、无瑕疵的单晶的理想密度。这在实际操作上是无法实现的。因此,它一般是结合原子量和通过X射线晶体学测量得到的原子在晶体中的空间间隔数据计算出来的,其单位是克/厘米3。
原子半径
物质的密度取决于两个因素:每一个原子有多重以及每一个原子占据多大空间。每种元素的原子半径通常是指以实验方法测定的相邻两种原子核间距离的一半,单位是皮米(pm,1米的一万亿分之一)。原子半径旁边的图是示意性的,显示了在各自层壳中的所有电子,总尺寸和原子的尺寸相匹配,但各个电子的位置不成比例,更不是说这些电子是围绕着原子自旋的小圆点。在外面用虚线画的圆圈表示已知的最大的原子(第55号元素铯)的半径。
晶体结构
晶体结构图显示了元素处于最常见的晶体形态时的原子空间排列方式(称为晶胞,它在空间上不断重复形成了整个晶体)。对常态为气态或液态的元素,该图是指它们在被冷却到固态时呈现的晶体形态。
电子填充顺序
该图显示了电子在填充可用的电子轨道时的顺序。关于电子轨道的概念已经在前面文章做了详细解释。
原子发射光谱
当把一种元素的原子加热到极高的温度时,它们会发射出具有特定波长(或颜色)的光。这些特定波长的光对应于该元素原子各个电子轨道之间的能级差。该图显示了这些特定光线的颜色,并按照波长从大(顶部肉眼可见的红光)到小(底部接近紫外光)的顺序排列成光谱。
物质状态
这里用摄氏温标显示了不同元素在不同温度下所处的状态是固体、液体还是气体。固体和液体之间的分界线就是熔点,而液体和气体之间的分界线则是沸点。随着原子序数增加,元素的熔点和沸点随之发生变化曲线的变化趋势会随着原子序数的变化发生有规律的改变。特别是当元素跨越不同的周期时,曲线将发生显著的变化。