第二节 原子结构与元素的性质
一、元素周期表的编排原则
1.将电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横行。
2.把最外层电子数相同的元素(个别例外)按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行。
二、周期表的结构
周期:具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排成一个横行。
主族:由短周期和长周期元素共同构成的族。
副族:仅由长周期元素构成的族。
三、各周期元素数目与相应能级组的原子轨道关系
周期 元素数目 相应能级组中原子轨道 电子最大容量
一 2 1s 2
二 8 2s 2p 8
三 8 3s 3p 8
四 18 4s 3d 4p 18
五 18 5s 4d 5p 18
六 32 6s 4f 5d 6p 32
七 26(未完) 7s 5f 6d(未完) 未满
四、原子结构与元素位置的关系
1.核外电子排布与族序数之间的关系
可以按照下列方法进行判断:按电子填充顺序由最后一个电子进入的情况决定,具体情况如下:
(3)进入(n-1)d
①(n-1)d1~5为ⅢB~ⅦB⇒族数=[(n-1)d+ns]电子数
②(n-1)d6~8为Ⅷ
③(n-1)d10为ⅠB、ⅡB⇒族数=ns的电子数
④进入(n-2)f4f——La系元素5f——Ac系元素ⅢB
2.纵列与族的关系
纵列序数 1 2 3 4 5 6 7 8~10
族 ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ族
纵列序数 11 12 13 14 15 16 17 18
族 ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族
3.族序数与价电子数的关系
(1)主族(ⅠA~ⅦA)和副族ⅠB、ⅡB的族序数=原子最外层电子数(ns+np或ns)。
(2)副族ⅢB~ⅦB的族序数=最外层(s)电子数+次外层(d)电子数。
(3)零族:最外层电子数等于8或2。
(4)Ⅷ族:最外层(s)电子数+次外层(d)电子数。若之和分别为8、9、10,则分别是Ⅷ族第1、2、3列。
五、各区元素特点
包括的元素 价电子排布 化学性质
s区 ⅠA、ⅡA ns1~2 除氢、氦外,都是活泼金属元素
p区 ⅢA~ⅦA、零族 ns2np1~6 随着最外层电子数目的增加,非金属性增强,金属性减弱
d区 ⅢB~ⅦB、Ⅷ族 (n-1)d1~9ns1~2 均为金属。由于d轨道都未充满电子,因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB、ⅡB (n-1)d10ns1~2 均为金属。d轨道充满电子,因此d轨道一般不再参与化学键的形成
f区 镧系、锕系 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2 镧系元素的化学性质非常相近,锕系元素的化学性质也非常相近
六、判断微粒半径大小的规律
1.同周期,从左到右,原子半径依次减小。
2.同主族,从上到下,原子或同价态离子半径均增大。
3.阳离子半径小于对应的原子半径,阴离子半径大于对应的原子半径,如r(Na+)<r(Na),r(S)<r(S2-)。
4.电子层结构相同的离子,随核电荷数增大,离子半径减小,如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。
5.不同价态的同种元素的离子,核外电子多的半径大,如r(Fe2+)>r(Fe3+),r(Cu+)>r(Cu2+)。
特别提醒
在中学要求的范畴内可按“三看”规律来比较微粒半径的大小
“一看”能层数:当能层数不同时,能层越多,半径越大。
“二看”核电荷数:当能层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
“三看”核外电子数:当能层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
七、电离能
1.第一电离能
(1)每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小,稀有气体元素原子的第一电离能最大,同周期中自左至右元素的第一电离能呈增大的趋势。
(2)同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。
2.逐级电离能
(1)原子的逐级电离能越来越大
首先失去的电子是能量最高的电子,故第一电离能较小,以后再失去电子都是能级较低的电子,所需要的能量多;同时,失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强,从而电离能越来越大。