第七周期元素并没有完全排满,叫做不完全周期。
周期的概念等同于电子层数,在以后的学习中,只要提到第几周期,其实际意义就是该元素原子有几个电子层。 2)、族
将具有相同最外层电子的元素排列一个纵行叫做一族。同族元素在性质上具有相似性。
元素周期表的分区:按照电子排布的能级轨道不同将元素周期表分为s区(第一二主族)、d区(副族)、p区(三至七主族+0族)、f区(镧系锕系)、ds(第八族)区,各族元素原子因为核外电子排布能级轨道不同展现不同的化学性质,因为电子排布在d区(副族)、f区(镧系锕系)、ds(第八族)区引起的化学性质比较复杂,在中学阶段学习中并不作过多要求。
在元素周期表中,将各层电子都按照理论排满的族叫做0族,通常称为稀有气体(都以气体形态存在),因为该族元素原子最外层已经达到8电子稳定结构,因此表现为稳定的化学性质,在化学史上曾被认为不能参与的一类元素,由此一段时间0族元素又被叫做惰性气体。正是其稳定的化学性质,使稀有气体有了更适合的应用——作为保护气。
将最外层电子只在s区进行排列的元素归类为主族元素,因为新增加一个电子层,电子最先排列在s区,因此每个周期起始于第一、二主族,英文表示为ⅠA族、ⅡA族。因为电子能级轨道并非明确区分各自的区域,而是有交叠现象,因此电子排布满s区后进入d区排布,形成了周期表中的副族,英文表示为ⅢB—ⅦB—ⅠB族。d区排布后进入ds区形成排列为三个纵行的Ⅷ族。然后电子排列入p区形成了ⅢA族——ⅦA族。其中副族与Ⅷ族统称为过渡元素。 周期表中族的排列顺序
ⅠA ⅡA ⅢB—ⅦB Ⅷ ⅢA——ⅦA 0 周期表中共有16个族,其中Ⅷ族占据三个纵行,周期表中共有18纵行。 2、原子核对最外层电子的吸引能力
磁铁对铁钉的吸引大家都清楚,假设铁钉的大小不变,则磁铁对铁钉的吸引力大小由两个方面因素决定 铁钉与磁铁间的距离 磁铁的大小
可以将原子核内的质子看作吸引铁钉的磁铁,将核外电子看作铁钉
在前面引述了太阳系参比原子核外电子层概念,即电子层每增加一层原子半径扩大很大。因此,在化学变化中,中学阶段认为只有最外层电子参与反应,内层电子不变。。 那么原子核对最外层电子吸引能力可以从两方面讨论
同周期左→右 原子半径几乎相同—吸引不变 得电子能力增强 半径 核内质子数增加—吸引增强 吸引增强 失电子能力减弱 减小
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同主族由上至下: 原子半径迅速增大—吸引减弱 得电子能力减弱 核内质子数增加—吸引增强 吸引减弱 失电子能力增强 得电子能力==非金属性==氧化性 同义词 失电子能力==金属性==还原性 3、元素周期律 1)、半径变化
原子半径比较: 同周期:序数越大,半径越小 同主族:序数越大,层越多,半径越大 离子半径比较 层数不同,层越多,半径越大 层数同 阴离子半径大于阳离子 序数越大,半径越小 2)、化学性质变化
元素原子化学性质的变化主要受原子核对核外电子吸引能力的变化而改变。因为元素原子有最外层达到8电子稳定,其性质极为稳定,并且8电子稳定结构的原子(稀有气体)的半径测量方法不同于其它元素,因此也不过多讨论稀有气体的化学性质。
同周期元素,由左至右半径相差不是很大,质子数逐渐增加,原子核对电子吸引能力逐渐增强。由此可以得出:同周期元素由左至右得电子能力(非金属性、氧化性)逐渐增强;失电子能力(金属性、还原性)逐渐减弱。因此在同周期中,金属元素集中在左侧,右侧为非金属元素。
以第三周期元素为例,钠与水能够剧烈反应;镁需要加热才能够与水反应;铝与水反应在加热条件下也很缓慢。其原因正是由于从钠到铝由于半径减小很少而质子数逐渐增加,最终导致原子失电子越来越难。并且通过实际检验知道,同周期由左至右元素最高价氧化物水化物的酸性渐强。
同主族元素,由上至下半径逐渐增加,半径增加的影响因素强于质子数的增加,因此,原子失电子能力越来越强。如碱金属元素,钾与水反应比钠剧烈甚至发生轻微爆炸,铷与水发生爆炸就是由于这个原因导致的。同主族元素具有类似的化学性质。
对角线原则:元素原子与周期表中左上和右下的元素原子在化学性质上有近似的地方,可以由对角线上的元素原子性质推知该元素性质。
等电子体理论:组成分子的原子个数相同,且价电子总数相同也会具有近似化学性质。 氧化性表 强 无 弱 一般认为氧化性强(得电子能力)的元素有F O Cl Br 表1-6
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表1-6表示了元素的周期性变化,其中的阶梯形结构代表了金属与非金属元素分界区。这部分元素既有金属性质又有非金属元素特性,被称作半导区,寻找半导材料应该在这些元素中寻找。 3)、原子核对核外电子吸引能力与反应条件的选择 得电子能力强的原子+失电子能力强原子 反应剧烈
得电子能力弱的原子+失电子能力强原子 一般需要加热等条件
得电子能力强的原子+失电子能力弱原子 有些反应为加快反应速度需点燃 得电子能力弱的原子+失电子能力弱原子 条件苛刻甚至认为不反应
得失电子能力强的原子反应生成的分子稳定:生成物中失电子强的原子生成的缺电子物质的电子能力弱,得电子能力强的原子生成的多电子物质难失电子,生成物很难有电子的变化,因此能够稳定存在。 稳定性就是指物质是否能够以分子形式稳定存在。一般情况稳定性表现为在加热条件下是否容易分解。 <三>总述
人们将反应中有新物质生成的反应定义为化学反应。
化学反应的实质就是原子通过核外电子的变化组成新分子的过程。
原子是化学变化中的最小微粒,核内质子对核外电子的吸引决定了原子的化学性质,核外电子的变化最终使化学反应得以实现。因此要深入学习化学知识,必须对原子核尤其是核内质子与核外电子深入掌握。包括等电子体理论、对角线原则等理论的发现不应该最为学习化学的准则,而是提供了一种方法。学习化学时,要通过大量素材的积累形成自己完整的知识体系,甚至自己创造出新的适用性很强的理论。
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原子结构部分思考题
1、请用你所学到的知识解释为什么初中接触的金属活动顺序表前五位依次是K、Ca、Na、Mg、Al?金属活动顺序是依据什么进行排列的?同时,金属活动顺序表能够给你什么提示?
答:K、Ca同周期,半径接近,但Ca比K核内多一个质子,因此失电子能力比K差;Na、Mg、Al同理。K、Na比较K比Na多一个电子层,更容易失去电子。
金属活动顺序实际是按照金属元素失电子能力由强至弱顺序排列的。 Ca、Na顺序排列说明绝大部分元素的比较,半径起的作用要大些。 2、请用结构示意图表示下列核素
O S2- Mg2+ 3、金属活动顺序表中Ca排在Na前,那么Ca与水反应的现象怎么描述?
Ca与水没有明显现象,因为反应生成的Ca(OH)2微溶附在金属Ca上阻止反应继续进行,因此反应现象没有Na与水反应剧烈。 4、填充下表
5、描述87号元素和116号元素在周期表中位置 答、87号元素:第七周期,第ⅠA族 116号元素:第七周期,第ⅥA族
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