族 (化學)

在化學中，族（英語：group，family^[1]）是元素週期表中每一豎向欄所有化學元素的集合；同族元素有相似的價層電子結構，自上而下有相似的但漸變的物理和化學性質。

長式週期表共分成18族^[2]，而f區元素的欄位（在第3族和第4族之間）沒有編號。同一族中的元素（尤其是主族元素）具有相似的物理性質和化學性質，因為它們的價電子構型相似，而價電子構型一般都會決定元素的性質。當然，由於元素處在不同的週期，它們的性質也會有一定的遞變性。

元素週期表的族號，有三種不同的編號系統，即IUPAC族號、CAS族號、舊IUPAC族號；根據所使用的系統，可以將相同的編號分配給不同的族。國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）從1990年左右開始就推薦使用「第1族」到「第18族」的現代編號系統，取代化學文摘社（CAS，在美國更受歡迎），以及IUPAC在1990年之前（在歐洲更受歡迎）的編號系統。化學界普遍接受十八族的編號系統，但對幾種元素從屬於哪一族仍存在一些爭議，其中對第1週期元素（即氫和氦）和內過渡金屬的分歧較大。

族也可以使用其最上面的元素來標識，或具有特定名稱。例如，第16族也被稱為氧基或氧族元素。鐵系元素是個例外，通常是指第8族，但在化學上也可能表示鐵、鈷、鎳，或其他具有相似化學性質的元素集合。在天體物理學和核物理中，通常指鐵、鈷、鎳、鉻和錳。

族號

在歷史上，已經使用了幾組族名：^[3]^[4]

IUPAC族號	1	2	^[A]	3^[A]	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
門德列夫族號 (I–VIII)	IA	IIA		IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB			IB	IIB	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	^[B]
CAS族號 (美, A-B-A)	IA	IIA		IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB			IB	IIB	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
中國大陸慣用族號	IA	IIA		IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB			IB	IIB	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	0
舊IUPAC族號 (歐, A-B)	IA	IIA		IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIB			IB	IIB	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	0
慣用名（英語：Trivial name）	鹼金屬	鹼土金屬^[C]										製幣金屬		Triels	Tetrels	Pnictogens^[C]	Chalcogens^[C]	鹵素^[C]	貴氣體、鈍氣^[C]
以元素命名^[C]	鋰族	鈹族		鈧族	鈦族	釩族	鉻族	錳族	鐵族	鈷族	鎳族	銅族	鋅族	硼族	碳族	氮族	氧族	氟族	氦或氖族
第1週期	^h 氫 H^[D]																		氦 He
第2週期	鋰 Li	鈹 Be												硼 B	碳 C	氮 N	氧 O	氟 F	氖 Ne
第3週期	鈉 Na	鎂 Mg												鋁 Al	矽 Si	磷 P	硫 S	氯 Cl	氬 Ar
第4週期	鉀 K	鈣 Ca		鈧 Sc	鈦 Ti	釩 V	鉻 Cr	錳 Mn	鐵 Fe	鈷 Co	鎳 Ni	銅 Cu	鋅 Zn	鎵 Ga	鍺 Ge	砷 As	硒 Se	溴 Br	氪 Kr
第5週期	銣 Rb	鍶 Sr		釔 Y	鋯 Zr	鈮 Nb	鉬 Mo	鍀 Tc	釕 Ru	銠 Rh	鈀 Pd	銀 Ag	鎘 Cd	銦 In	錫 Sn	銻 Sb	碲 Te	碘 I	氙 Xe
第6週期	銫 Cs	鋇 Ba	鑭系 Ln	鑥 Lu	鉿 Hf	鉭 Ta	鎢 W	錸 Re	鋨 Os	銥 Ir	鉑 Pt	金 Au	汞 Hg	鉈 Tl	鉛 Pb	鉍 Bi	釙 Po	砹 At	氡 Rn
第7週期	鈁 Fr	鐳 Ra	錒系 An	鐒 Lr	鑪 Rf	𨧀 Db	𨭎 Sg	𨨏 Bh	𨭆 Hs	䥑 Mt	鐽 Ds	錀 Rg	鎶 Cn	鉨 Nh	鈇 Fl	鏌 Mc	鉝 Lv	鿬 Ts	鿫 Og

鹼金屬鹼土金屬過渡金屬貧金屬類金屬其他非金屬貴氣體

註：

^ ^1.0 ^1.1 第3族包含鈧 (Sc) 和釔 (Y)。該族其他的元素就使用週期表的不同，而分為以下的三種： (1) 鑭（La）和錒（Ac）、(2) 鑥（Lu）和鐒（Lr）、(3) 整組鑭系與錒系元素均列入第3族。2015年，IUPAC啟動一計劃，將第3族的定義標準化為(1) 鈧釔鑭錒或者(2) 鈧釔鑥鐒。^[i]
^ 門捷列夫最初的週期表剛創作之時，第18族（鈍氣族）尚未被發現。不久後（1902年），門捷列夫接受其存在的證據，並將其放入他週期表內新增的「第0族」，如此便不會打破週期表的規律。
^ ^3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 ^3.4 ^3.5 IUPAC建議的族名。
^ 氫 (H)，雖然位於第1族，但其顯現的化學性質和鹼金屬相差甚遠，因此通常不被認為是鹼金屬。

參考：

^ The constitution of group 3 of the periodic table. IUPAC. 2015-12-18.

根據IUPAC最新的規定，週期表的族應從左到右用阿拉伯數字編為1-18族。

但目前還有兩種方法也很常用，舊的IUPAC法和CAS法：

舊IUPAC法把前10族編為A族（主族），其餘為B族（副族），貴氣體被分在0族；數字採用羅馬數字，8-10族都是ⅧB族。
CAS法把主族元素編為A族，過渡元素編為B族，數字也採用羅馬數字，而8-10族成了ⅧB族。

歐洲國家常用前者，而美國常用後者。IUPAC為了防止族號出現錯亂，出臺了用阿拉伯數字連續編號的辦法。

新 IUPAC 族號	舊IUPAC 族號（歐洲）	CAS 族號 (U.S.)	以頂列元素命名	IUPAC 建議常用名稱	其他常用名稱
01 !第1族	1A !IA	1A !IA	鋰族	氫和鹼金屬*
02 !第2族	2A !IIA	2A !IIA	鈹族	鹼土金屬*
03 !第3族	3A !IIIA	3B !IIIB	鈧族
04 !第4族	4A !IVA	4B !IVB	鈦族
05 !第5族	5A !VA	5A !VB	釩族
06 !第6族	6A !VIA	6B !VIB	鉻族
07 !第7族	7A !VIIA	7B !VIIB	錳族
08 !第8族	80 !VIII	8B1 !VIIIB	鐵族
09 !第9族	81 !VIII	8B2 !VIIIB	鈷族
10 !第10族	82 !VIII	8B3 !VIIIB	鎳族
11 !第11族	1B !IB	1B !IB	銅族		造幣金屬（英語：coinage metals）
12 !第12族	2B !IIB	2B !IIB	鋅族
13 !第13族	3B !IIIB	3B !IIIA	硼族	鋁族元素	triels：源自希臘文tri（三、III）^[5]^[6]
14 !第14族	4B !IVB	4A !IVA	碳族		tetrels：源自希臘文tetra（四、IV）^[5]^[6]
15 !第15族	5B !VB	5A !VA	氮族	氮族元素*	pentels：源自希臘文penta （五、V）^[6]
16 !第16族	6B !VIB	6A !VIA	氧族	氧族元素*
17 !第17族	7B !VIIB	7A !VIIA	氟族	鹵素*
18 !第18族	00 !0	8A !VIIIA	氦族或氖族	貴氣體*

上述第3族元素的第四、五、六週期者為稀土元素（第六週期者為鑭系元素）、第七週期者為錒系元素、第八、九週期者為超錒系元素；而第8、9、10族元素合稱為ⅧB族，第四週期者為鐵系元素、第五、六週期者為鉑系元素、第七、八週期者則不屬於任何一類。

此外，已經提出使用但並未獲得廣泛接受的其他名稱有：第12族為「揮發性金屬」^{[來源請求]}；第13族為「icosagens」^[7]；第14族為「結晶片素」^[5]、「adamantogens」^[8]和「merylides」^{[來源請求]}；和第18族為「aerogens」^[6]。

CAS與舊IUPAC族號 (A/B)

現時仍有兩組較舊的族號仍在使用，分別是 CAS（化學文摘社）和舊IUPAC族號。兩組族號皆使用了數字（不論是阿拉伯或羅馬數字）和字母「 A」和「 B」。兩組系統在數字上一致。數字表示該族元素的最高氧化數，因此與具有相同數字的其他元素表現出相似的化學反應。大多數情況下，該數字以線性增加的方式進行，一次在週期表的左側，一次在右側（參見元素氧化態列表），其中過渡金屬存在一些不規則性。但是，兩個系統使用字母的方式有所不同。例如，鉀（K）具有一個價電子。因此，它位於第1族中。鈣（Ca）處於第2族中，因為它包含兩個價電子。

在舊IUPAC系統中，字母A和B代表週期表的左（A）、右（B）兩部分，而在CAS系統中，字母A和B代表主族元素（A）和過渡元素（B）。舊IUPAC系統在歐洲經常被使用，而CAS在美國最常見。由於它們使用相同名稱來表示不同的含義造成了混亂，因此便開發新的IUPAC方案，以替換這兩個系統。新系統簡單地在標準週期表中從左到右對族進行遞增編號。 IUPAC提案於1985年首次發表，以徵詢公眾意見，^[3]，後來被納入於1990年版的「無機化學命名法」。^[9]

其他

在化學中，族一概念還表示有機化合物中的大類，如芳香族化合物、甾族化合物等。

參考文獻

^ The Periodic Table Terms. www.shmoop.com. [2018-09-15]. （原始內容存檔於2019-04-06）（英語）.
^ 元素週期表18族標法的由來 http://www.hitecloud.net/res/EntranceRescource/sourceview/?rid=161001&type=res （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
^ ^3.0 ^3.1 Fluck, E. New Notations in the Periodic Table (PDF). Pure Appl. Chem. (IUPAC). 1988, 60 (3): 431–436 [24 March 2012]. doi:10.1351/pac198860030431. （原始內容存檔 (PDF)於2012-03-25）.
^ IUPAC. Nomenclature of inorganic chemistry (PDF). 2005 [2020-02-16]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-12-19）.
^ ^5.0 ^5.1 ^5.2 Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie. Fabrication of g-C₃N₄/Ti₃C₂ composite and its visible-light photocatalytic capability for ciprofloxacin degradation (PDF). Separation and Purification Technology. 2019, 211: 782–789 [17 August 2019]. doi:10.1016/j.seppur.2018.10.027.
^ ^6.0 ^6.1 ^6.2 ^6.3 Rich, Ronald. Inorganic Reactions in Water. Springer. 2007: 307, 327, 363, 475. ISBN 9783540739616. doi:10.1007/978-3-540-73962-3.
^ Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016: 227. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英語）.
^ W. B. Jensen, The Periodic Law and Table （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
^ Leigh, G. J. Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations 1990. Blackwell Science, 1990. ISBN 0-632-02494-1.

外部連結

Scerri, E. R. The periodic table, its story and its significance . Oxford University Press. 2007. ISBN 978-0-19-530573-9.

參見

[group3-5] 1.0 ^1.1 第3族包含鈧 (Sc) 和釔 (Y)。該族其他的元素就使用週期表的不同，而分為以下的三種： (1) 鑭（La）和錒（Ac）、(2) 鑥（Lu）和鐒（Lr）、(3) 整組鑭系與錒系元素均列入第3族。2015年，IUPAC啟動一計劃，將第3族的定義標準化為(1) 鈧釔鑭錒或者(2) 鈧釔鑥鐒。^[i]

[group0-6] 門捷列夫最初的週期表剛創作之時，第18族（鈍氣族）尚未被發現。不久後（1902年），門捷列夫接受其存在的證據，並將其放入他週期表內新增的「第0族」，如此便不會打破週期表的規律。

[IUPAC-7] 3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 ^3.4 ^3.5 IUPAC建議的族名。

[hydrogen-8] 氫 (H)，雖然位於第1族，但其顯現的化學性質和鹼金屬相差甚遠，因此通常不被認為是鹼金屬。

[9] The constitution of group 3 of the periodic table. IUPAC. 2015-12-18.

[1] The Periodic Table Terms. www.shmoop.com. [2018-09-15]. （原始內容存檔於2019-04-06）（英語）.

[2] 元素週期表18族標法的由來 http://www.hitecloud.net/res/EntranceRescource/sourceview/?rid=161001&type=res （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

[Fluck_1988-3] 3.0 ^3.1 Fluck, E. New Notations in the Periodic Table (PDF). Pure Appl. Chem. (IUPAC). 1988, 60 (3): 431–436 [24 March 2012]. doi:10.1351/pac198860030431. （原始內容存檔 (PDF)於2012-03-25）.

[4] IUPAC. Nomenclature of inorganic chemistry (PDF). 2005 [2020-02-16]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-12-19）.

[crystal-10] 5.0 ^5.1 ^5.2 Liu, Ning; Lu, Na; Su, Yan; Wang, Pu; Quan, Xie. Fabrication of g-C₃N₄/Ti₃C₂ composite and its visible-light photocatalytic capability for ciprofloxacin degradation (PDF). Separation and Purification Technology. 2019, 211: 782–789 [17 August 2019]. doi:10.1016/j.seppur.2018.10.027.

[pentel-11] 6.0 ^6.1 ^6.2 ^6.3 Rich, Ronald. Inorganic Reactions in Water. Springer. 2007: 307, 327, 363, 475. ISBN 9783540739616. doi:10.1007/978-3-540-73962-3.

[12] Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016: 227. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英語）.

[13] W. B. Jensen, The Periodic Law and Table （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

[14] Leigh, G. J. Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations 1990. Blackwell Science, 1990. ISBN 0-632-02494-1.

[1]

[2]

[3]

[4]

[A]

[B]

[C]

[D]

[i]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]