元素周期律和元素周期表競賽37

元素周期律和元素周期表競賽37元素周期律

按核電荷數(shù)有小到大的順序給元素編號，這種序號叫做原子序數(shù)。1、原子序數(shù)來源2、結合圖表（3-18號元素），討論原子半徑、第一電離能、元素化合價的規(guī)律變化。（P124）（1）原子半徑變化：隨原子序數(shù)的遞增，元素的半徑發(fā)生周期性的變化?！Y論1（2）第一電離能的周期性變化i概念：

某基態(tài)的氣態(tài)的原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)離子所需要的能量M(g)–e→M+(g)I1——第一電離能M+(g)–e→M2+(g)I2——第二電離能

……各級I關系為：I1﹤I2﹤I3﹤……﹤Ii注意：電離能反映了原子失去電子的難易。I小，原子易失去電子，金屬性強。反之，I大，原子難失去電子，金屬性弱。ii分析表4-2，發(fā)現(xiàn)規(guī)律結論2：元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的遞增，呈現(xiàn)周期性的變化。（3）元素主要化合價的周期性變化3~9號元素LiBeBCNOFNe最高正價最低負價+1—+2—+3—+5-3—-2—-10NaMgAl

SiPSCl

Ar最高正價最低負價+1—+2—+3—+4-4+5-3+6-2+7-10結論3：隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的主要化合價呈周期性變化，元素的最高正價重復出現(xiàn)由+1到+7遞增，最低負價由-4到-1遞增的變化。（稀有氣體元素除外）歸納：元素周期律：元素性質隨核電荷遞增呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。3、核外電子排布的周期性變化隨原子序數(shù)的遞增，電子排布總是由ns開始填充到np軌道充滿后結束，而后又開始新的電子層的填充。原子核外電子的排布呈現(xiàn)周期性的變化。1、內容2、本質原子核外電子層結構的周期性。元素周期表一、元素周期表的結構電子層數(shù)不變，按照原子序數(shù)依次遞增所形成的橫行分類：短周期（1、2、3）長周期（4、5、6）不完全周期（7）概念：1、周期注意：除第一、第七周期外，其余周期都從活潑金屬元素開始，逐步過渡到活潑的非金屬元素，最后以稀有氣體元素結束。判斷：元素所在的周期數(shù)=元素原子具有的電子層數(shù)周期的本質：是按原子核外電子排布的能級組的不同對元素進行分類。注意：鑭系元素：57號元素鑭（La）到71號元素镥（Lu）共15種元素，它們的電子層結構和性質非常相似，所以放在周期表中的同一格，總稱鑭系元素。錒系元素：89號元素錒（Ac）到103號元素鐒（Lr）共15種元素，它們的電子層結構和性質非常相似，所以放在周期表中的同一格，總稱錒系元素。其中，錒系元素中92U后面的元素多數(shù)是人工核反應制得的放射性元素，叫做超鈾元素。例、試判斷11號Na元素48號Cd元素的周期∵電子層數(shù)n=5,∴Cd元素為第五周期元素。11Na的電子排布式為：1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)

∵電子層數(shù)n=3，∴Na所在的周期為第三周期。48Cd的電子排布式為：[Kr]4d105s2

周期元素數(shù)目能級組原子軌道電子最大容量123456728818183223(未完)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ1s2s,2p3s,3p3d,4s,4p4d,5s,5p4f,5d,6s,6p5f,6d,7s(未完)288181832未滿各周期元素的數(shù)目各周期元素的數(shù)目＝各能級組中所能容納的電子數(shù)目2、族概念：最外層電子數(shù)不變，電子層數(shù)遞增形成的縱行分類：主族（A）、副族（B）、Ⅷ族、0族共7個主族。特點：內層軌道已填滿，最后一個電子填充于ns或np軌道上(具有ns1～2

或ns2

np1～6結構)的元素。主族元素：(1)、主族元素的族數(shù)＝原子最外層電子數(shù)=元素的最高正價(2)、最外層電子數(shù)ns+np

＝8時，稱0族元素例：試推出35號元素所在的周期和族?解：35號元素溴(Br)的電子結構式為:1s22s22p63s23p63d104s24p5∴該元素在周期系的第四周期ⅦA族副族元素（B族）次外層軌道未填滿，最外層1～2個電子。(具有(n-1)d1～10ns1～2的結構）(n-1)d+ns

電子數(shù)＜8時。則：族數(shù)＝(n-1)d+ns電子數(shù)(n-1)d+ns電子數(shù)＝8，9，10時；族數(shù)=第Ⅷ族。

(n-1)d+ns

電子數(shù)＝11,12時，族數(shù)=第ⅠB；ⅡB族。例：試分別推出22、25、29、45元素所在的周期和族？22號元素Ti：[Ar]3d24s2

第ⅣB族25號元素Mn：[Ar]3d54s2

第ⅦB族元素29號元素Cu：[Ar]3d104s1第ⅠB族元素45號元素Rh：[Kr]4d85s1

第Ⅷ族元素3、列元素周期表中共有18個縱列，從左到右依次為1、2……18分別寫出每列的外圍電子構型1234567ns1ns2(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2(n-1)d5ns1(n-1)d5ns2891011121314(n-1)d6~8ns2(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2ns2np1ns2np215161718ns2np3ns2np4ns2np5ns2np64、區(qū)根據(jù)最后1個電子排入的軌道，將周期表中的元素分成s、p、d、ds、f五個區(qū)①S區(qū)元素：次外層無d電子，最外層為ns1~2

的電子層結構(ⅠA和ⅡA族)的元素該區(qū)元素具有活潑的化學性質，易失去電子形成M+，M2+離子，稱為堿金屬（ⅠA族），堿土金屬（ⅡA族）。②p區(qū)元素：最外層電子結構為ns2np1～6,包括了ⅢA～0族元素（He無p電子）。p區(qū)元素大多為非金屬，在化合物中可形成與族序數(shù)相同的最高氧化態(tài)(但O、F除外)。③d區(qū)(及ds區(qū))元素：

電子結構特征(n-1)d1～10ns1～2包括了ⅢB～Ⅷ族和ⅠB與ⅡB族(ds區(qū))的過渡元素。本區(qū)元素最外層只有1～2個電子，化學反應時可失去或參與反應。因而表現(xiàn)出的化學性質為ⅰ都是金屬；ⅱ可顯+2氧化態(tài)；ⅲ同周期的本區(qū)元素性質比較相近；ⅳ除ns電子可參與反應外，(n-1)d電子也可部分或全部參與反應。因此可顯多種氧化態(tài)。④f區(qū)元素：

電子結構特征：(n-2)f1～14(n-1)d0～2ns2電子填充時，最后一個電子填在(n-2)f

軌道上。包括了鑭系和錒系元素。

f區(qū)元素的特點是：化學性質十分相似。因為最外層和次外層的電子結構十分相似；只在倒數(shù)第三層有所不同。d區(qū)s區(qū)ds區(qū)p區(qū)f區(qū)例1：某第四周期元素失去3個電子后，在3d軌道上電子恰好半充滿，試寫出該元素的電子結構式，判斷它在周期系中的位置、原子序數(shù)、元素名稱和符號。∵該元素為第四周期元素∴電子層數(shù)n=4∴該離子M3+具有3d5的電子結構∴該元素的外層電子結構為：3d64s2

則該元素的電子結構為：[Ar]3d64s2，∴該元素在周期系中位置為：第四周期Ⅷ族。原子序數(shù)26號，元素名稱——鐵，符號Fe例2：試寫出第47號元素的電子結構式，判斷它在周期系中的位置。解：該元素的電子層結構式為：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

；[Kr]4d105s1∴該元素的周期系位置為：第五周期ⅠB族；元素名稱：銀；符號Ag二、元素及其形成的單質、化合物性質的遞變規(guī)律1、元素基本性質的遞變規(guī)律（1）原子半徑的周期性變化由于原子形成的化學鍵或相互間的作用不同，原子半徑分有三種：a、共價半徑：原子間以共價鍵結合，兩原子核間距的一半?！ぁ1b、金屬半徑：金屬晶體中，兩相鄰原子核間距的一半···d2c、范德華半徑：在分子晶體中，兩相鄰原子核間距的一半。····d3

三種半徑的關系為：范氏r>金屬r>共價r

ⅰ短周期元素：從左→右，由于核電荷增大，原子半徑逐漸縮?、㈤L周期元素：（屏蔽作用P129）從左→右總趨勢逐漸減小，但其縮小的幅度較主族元素的小∵副族元素隨核電荷增加，電子依次在(n-1)d或(n-2)f軌道上填充。由于d電子像屏障一樣減弱了核對外層電子的吸引，從而使原子半徑的遞減幅度減小。而到了ds區(qū)的ⅠB、ⅡB族元素時，由于(n-1)d軌道電子全充滿，又增大了它的屏蔽作用，使原子半徑略有增大。問題：那如何來比較原子半徑的大小呢？a、原子半徑在周期中的變化：ⅱ長周期元素：（屏蔽作用P129）對于內過渡元素(f區(qū)元素),電子填充在(n-2)f軌道上，對外層電子的屏蔽作用更大(σ=1),，所以原子半徑減小更少。b、原子半徑在族中的變化規(guī)律：①、原子半徑在族中的變化：ⅰ主族元素：ⅲ鑭系收縮現(xiàn)象：（P129）從上→下因電子層數(shù)增多，電子間的排斥力增大,原子半徑r增大。ⅱ副族元素：從上→下半徑變化不明顯，第四周期→第五周期略有增大，第五周期→第六周期半徑很相近在第六周期的鑭系元素中，從鑭→鐿整個系列的原子半徑總趨勢有所減小的現(xiàn)象：鑭系收縮主族元素

元素的原子半徑變化趨勢（2）電離能的周期性變化①電離能（I）的定義：使氣態(tài)的、基態(tài)的原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)離子所需要的能量。M(g)–e→M+(g)I1——第一電離能M+(g)–e→M2+(g)I2——第二電離能

……各級I關系為：I1﹤I2﹤I3﹤……﹤Ii電離能反映了原子失去電子的難易。I小，原子易失去電子，金屬性強。反之，I大，原子難失去電子，金屬性弱。電離能的變化也呈現(xiàn)周期性的遞變規(guī)律。核電荷數(shù)元素符號I1I2I3I4I5I6I7I8I93Li5.475.6122.44Be9.318.2153.9217.75B8.325.137.9259.3340.16C11.324.447.964.5392.0489.87N14.529.647.477.597.9551.9666.88O13.635.154.977.4113.9138.1739.1871.19F17.435.062.687.1114.2157.1185.1953.61102A、

I1<I2<I3<I4<I5B、

分析Li，原子核外有3電子。I3比I2增大不到一倍，但I2比I1卻增大了十幾倍。說明這3電子分兩組，兩組能量有差異。I1比

I2、I3小得多，說明有一個電子能量較高，在離核較遠的區(qū)域運動，容易被去掉。另兩個電子能量較低，在離核較近的區(qū)域運動。C、

結論：電子是分層排布的。Ⅰ、電離能在周期中的遞變規(guī)律：從左→右，隨核電荷增大，核對電子的吸引力增大，I↑(即:每周期IA的電離能最小，而0族稀有氣體電離能最大。過渡元素中，電子依次加到次外層，由于屏蔽作用，r減小緩慢，I略有增加。原子結構的半滿和全滿狀態(tài)較穩(wěn)定，電離能比相鄰原子大。②電離能及其在周期系中的遞變規(guī)律：注意：Ⅱ、電離能在同族中的遞變規(guī)律：從上→下n增大，r增大，核對外層電子的吸引力減小。所以電離能下降。知道：副族元素的第一電離能變化幅度較小且規(guī)律性不大明顯，是因為它們新增的電子是填入到（n-1）d軌道或（n-2）f軌道，而最外層電子排布基本相同的緣故。元素的第一電離能的變化規(guī)律（3）、電子親合能（A）的周期性變化①

電子親合能（A）（電子親和勢）定義：由一個基態(tài)氣態(tài)原子得到電子變?yōu)闅鈶B(tài)負離子所放出的能量。例：

F(g)+e→F-(g)A1

=-328KJmol-1A是體現(xiàn)元素原子得到電子轉變?yōu)樨撾x子的難易。A越負表明其越易得到電子變成負離子，表示非金屬性愈強。②電子親合能的周期性變化：A、

同周期：從左→右核電荷增大，原子半徑減小，核外電子吸引力增加，所以電子親合能的負值增大，即放出能量增大。B、

同族：從上→下，因原子半徑增大，核對電子的吸引力下降。所以A的負值變小。（4）元素的電負性()及其周期性變化：①定義：元素的原子在分子中吸引成鍵電子的能力?！娮幽芰Β陔娯撔缘闹芷谛宰兓篈、

同周期（主族）：從左→右，值增大，元素非金屬性增強，金屬性減弱。B、同族（主族）：從上→下，值依次減小，非金屬性減弱，金屬性增強。C、

副族元素：值總的變化不明顯，它們之間相差較小，它們都是金屬，但金屬性不及IA、ⅡA族元素活潑。電負性逐漸

。增大電負性有的趨勢減小電負性最大電負性最小電負性()變化③電負性的應用i、衡量元素的金屬性和非金屬性的強弱非金屬元素的電負性一般大于，而金屬元素的電負性一般小于。電負性越大，非金屬性越強，金屬性越弱。ii化學鍵的判斷A、B兩原子的電負性差值越大，A—B鍵的極性就越大。一般的經驗是：△x＞，它們之間的鍵是離子鍵△x＜，它們之間的鍵是共價鍵電負性相等或相近的金屬元素之間則以金屬鍵形成金屬化合物。④氧化數(shù)（一般情況下，氧化數(shù)數(shù)值上等于化合價數(shù)。）非金屬元素形成的化合物中，電負性大的元素，其氧化數(shù)為負值，電負性小的元素，其氧化數(shù)為正值。二、主族元素的金屬性和非金屬性遞變規(guī)律虛線的左面是金屬元素，右面是非金屬元素。但是，金屬性、非金屬性并無嚴格界限，位于分界線附近的元素，既表現(xiàn)出某些金屬性質又表現(xiàn)出某些非金屬性質，我們常把兩側的元素稱為半金屬，比如B，Si，Ge，As，Te等。1243567B硼Al鋁Si硅Ge鍺As砷Sb銻Te碲Po釙At砹He2Ne10Ar18Kr36Xe54Rn86IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIAIIA0IA288181832鑭系錒系族123456789101112131415161718元素數(shù)目周期過渡元素三、元素形成的單質和化合物性質遞變規(guī)律1、同一周期：從左到右，主族元素的最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強；它們的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性增強。2、同一主族：自上而下，元素最高價氧化物對應的水化物堿性增強，酸性逐漸減弱，它們的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱。Li與Mg,Be與Al,B與Si這三對元素在周期表中處于對角線位置：

相應的兩元素及其化合物的性質有許多相似之處。這種相似性稱為對角線規(guī)則。第二周期元素與同族的其他元素在性質上出現(xiàn)變化不連續(xù)性，卻