| 元素周期律 |
主编：黄冈中学化学集体备课组
1、原子半径
思考：
元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？为什么？
粒子半径大小的比较规律：
（1）同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。
同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。
（2）核外电子排布相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小。如：S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+。
（3）同种元素的不同粒子半径关系为：
阳离子＜原子 如：Na+＜Na
原子＜阴离子 如：S＜S2-
（4）阳离子价态越高的粒子半径越小。如：Fe2+＞Fe3+
2、电离能
（1）几个概念
电离能：气态电中性基态原子（或气态基态正离子）失去电子转化为气态基态正离子（或更高价的气态基态正离子）所需要的最低能量叫做电离能。
符号为I，单位为kJ·mol－1。
意义：通常用电离能的大小来表示原子或离子失去电子的难易程度。
第一电离能（I1）：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。
第二电离能（I2）：由+1价气态基态正离子再失去一个电子转化为+2价气态基态正离子所需要的最低能量称为第二电离能。
以此类推。I3，I4，I5……
思考：
原子的第一电离能随核电荷数的递增有什么变化规律呢？碱金属、稀有气体元素的第一电离能有什么变化规律呢？
思考：
第一电离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系?
（2）电离能的变化规律
同周期元素：从左到右，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表明元素原子越来越难失去电子。元素金属性减弱，非金属性增强。
同主族元素：从上到下，第一电离能逐渐减小，表明元素原子越来越容易失去电子。元素金属性增强，非金属性减弱。
思考：
为什么同周期元素从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势？同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小？与元素的原子结构有什么关系呢？
结论：第一电离能的周期性递变规律是核外电子排布、原子半径周期性变化的结果。
思考：
为什么Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，P的第一电离能大于S，Zn的第一电离能大于Ga？
表：Na、Mg、Al各级电离能(KJ/mol)
|
Na |
Mg |
Al |
各级电离能(kJ/mol) |
496 |
738 |
578 |
4562 |
1415 |
1817 |
|
6912 |
7733 |
2745 |
|
9543 |
10540 |
11575 |
|
13353 |
13630 |
14830 |
|
16610 |
17995 |
18376 |
|
20114 |
21703 |
23293 |
数据变化规律：
①同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1<I2<I3<I4<I5；
②比较同一种元素的数据，有的电离能增大很多，发生了突跃变化。
思考：
①为什么原子的逐级电离能越来越大？
②这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系？
③比较同一种元素的数据，有的电离能增大很多，数据的突跃变化说明了什么？
（3）电离能的应用
①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。
②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。
③判断元素的金属性、非金属性强弱。
（4）知识拓展：元素的电子亲和能
①电子亲和能：元素的一个气态原子获得1个电子成为气态阴离子时所放出的能量称为第一电子亲和能。
②电子亲和能的符号和单位：E 单位为kJ·mol－1。
③电子亲和能的意义：电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。电子亲和能大，该元素的原子就容易与电子结合。
④影响因素：电子亲和能的大小取决于原子核对外层电子的吸引以及电子和电子间的排斥这两个相反的因素。随着原子半径的减小，原子核对核外电子吸引作用增强，电子亲和能增大。但是，如果原子半径减小的程度使核外电子的密度增加很大，电子之间的排斥作用增加，则可能使电子亲和能减小，电子亲和能无论是在同周期还是同主族都没有简单的变化规律。
3、电负性
（1）键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。
（2）电负性：元素的原子在化合物中吸引电子能力大小的一种度量。用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。
电负性是原子吸引键合电子的能力大小的一种度量
（3）意义：元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强；反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。
（4）电负性大小的标准：以F的电负性为4.0和Li的电负性为1.0作为相对标准。
思考：
同周期元素、同主族元素电负性变化规律如何？为什么？
（5）元素电负性的周期性变化规律
同周期，从左到右，元素的电负性递增，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；
同主族，自上而下，元素的电负性递减，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
思考：
根据电负性大小，判断氧的非金属性与氯的非金属性哪个强？
（6）元素电负性的应用
①判断元素的金属性和非金属性。
金属的电负性一般都小于1.8，非金属的电负性一般都大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。
非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。例如，氟的电负性为4，是最强的非金属元素；铯的电负性为0.7，是最强的金属元素。
②判断化合物中元素的化合价。
电负性数值的大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小。电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负价。
③判断化学键的类型。
一般电负性差值小于1.7的元素之间形成的主要是共价键；当电负性差值为零时，通常形成非极性键，不为零时易形成极性键。当电负性差值大于1.7，形成的是离子键。
④对角线规则：元素周期中处于对角线位置的元素电负性数值相近，性质相似。
如Li(1.0)与Mg(1.2)，Be(1.5)与Al(1.5)，B(2.0)与Si(1.8)。
练习：写出Li、Mg在空气中燃烧的化学方程式，Be(OH)2、Al(OH)3均为两性氢氧化物，写出Be(OH)2与强酸、强碱反应的离子方程式。
思考：
已知硅的含氧酸（硅酸）为弱酸，请判断硼的含氧酸（硼酸）的酸性强弱？
典型例题：
1、某元素的电离能如下：
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
I6 |
I7 |
14.5 |
29.6 |
47.4 |
77.5 |
97.9 |
551.9 |
666.8 |
此元素位于元素周期表的族数是（ ）
A.IA B. ⅡA
C. ⅢA D.ⅣA
E.ⅥA F.ⅤA G.ⅦA
答案：F
2、下列说法正确的是（ ）
A.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小
B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
C.在所有元素中，氟的第一电离能最大
D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大
答案：A
3、下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是（ ）
A．ns2np1 B．ns2np2
C．ns2np3 D．ns2np4
答案：C
4、电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度下列关于电负性的变化规律正确的是（ ）
A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大
B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大
C．电负性越大，金属性越强
D．电负性越小，非金属性越强
答案：A
5、已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是( )
A．X与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价
B．第一电离能可能Y小于X
C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于于Y对应的
D．气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX
答案：C
6、根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是（ ）
A．硼和硅 B．铝和铁
C．铍和铝 D．铜和金
答案：AC
7、x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（ ）
A．x的原子半径大于y的原子半径
B．x的电负性大于y的电负性
C．x的氧化性大于y的氧化性
D．x的第一电离能大于y 的第一电离能
答案：BC
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