【化學】元素周期律笔记.docVIP

元素周期律　 通过上节元素周期表及对各族元素性质的学习，我们知道元素都呈现周期性（每隔一定数目的元素，某种现象的重复出现，而不是机械的重复）的变化。意识到元素之间存在着某种联系，现在我们就一起揭示其内在的联系，探究这种联系的本质。 一、原子核外电子的排布 　　原子是由原子核和核外电子构成的。在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域称作电子层。 在多电子原子中，电子的能量是不相同的。在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。将核电荷数1～18的元素的核外电子排布、原子半径和主要化合价列成表（见表1）来加以讨论。为了方便，人们按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种编号叫做原子序数。显然原子序数在数值上与这种原子的核电荷数相等。 原子序数从1--2的元素，即从氢到氦，有一个电子层，电子由1个增到2个，达到稳定结构。原子序数从3--10的元素，即从锂到氖，有两个电子层，最外层电子1个递增到8个，达到稳定结构。原子序数从11--18的元素，即从钠到氩，有三个电子层，最外层电子也从1个递增到8个，达到稳定结构。研究18号以后的元素，同样可以发现每隔一定数目的元素，会重复出现原子最外层电子数从1个递增到8个的情况。 即随着电子序数的递增，元素原子的最外层电子排布从电子束最少（1个）逐渐到稳定结构（2个或8个），呈周期性的变化。二、原子半径的周期性变化讨论2 根据表1，你认为随着原子序数的递增，元素原子半径呈现什么规律性的变化（稀有气体元素暂不考虑）？将讨论的结果填在表3中，并与“原子半径周期性变化”的彩图做对照。 从表1可以看出，由碱金属元素锂到卤素氟，随着原子序数的递增，原子半径由0.152nm递减到0.071nm，即原子半径由大逐渐变小。再由碱金属元素钠到卤素氯，随着原子序数的递增，原子半径由0.186nm递减到0.099nm，原子半径也是由大逐渐变小。如果把所有的元素按原子序数递增的顺序排列起来，将会发现，随着原子序数的递增，元素的原子半径发生周期性的变化(稀有气体元素原子半径特殊)　 随着原子序数的递增，元素的化合价也随着起周期性的变化。　三、元素主要化合价的周期性变化 讨论3 根据表1，你认为随着元素原子序数的递增，元素的化合价呈现什么规律性的变化？将讨论的结果填入表4。 从表1可以看到，从第11号元素到第18号元素在极大程度上重复着从第3号元素到第10号元素所表现的化合价的变化──正价从+1(Na)逐渐递变到+7(Cl)，从中部的元素开始有负价，负价是从-4(Si)递变到-1(Cl)。如果研究第18号元素以后的元素的化合价，同样可以看到与前面18种元素相似的变化。 随着原子序数的递增，元素的化合价也随着起周期性的变化。四、元素性质的周期性变化 元素的化学性质是由原子结构决定的，那么，是否可以认为元素的金属性与非金属性也将随着元素原子序数的递增而呈现周期性的变化？元素金属性的强弱，可以从它的单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它的氧化物的水化物─氢氧化物的碱性强弱来判断。如果元素的单质跟水（或酸）反应置换出氢容易，而且它的氢氧化物碱性强，这种元素金属性就强，反之则弱。 元素非金属性的强弱，可以从它的氧化物的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性来判断。如果元素的氧化物的水化物的酸性强，或者它跟氢气生成气态氢化物容易且稳定，这种元素的非金属性就强，反之则弱。 下面按照这个标准，研究11～18号元素的金属性、非金属性的变化情况。 第11号元素是钠。我们知道，钠是一种非常活泼的金属，能与冷水迅速发生反应，置换出水中的氢。钠的氧化物的水化物──氢氧化钠显强碱性。第12号元素镁，它的单质与水反应的情况怎样呢？ 【实验1】取两段镁带，用砂纸擦去表面的氧化膜，放入试管中。向试管中加 3 mL水，并往水中滴 2滴无色酚酞试液。观察现象。然后，加热试管至水沸腾。观察现象。实验表明，镁与冷水反应很微弱，说明镁不易与冷水反应，但能跟沸水迅速地反应并产生气泡。反应后的生成物使无色酚酞试液变红。这个反应的化学方程式为： 镁能从水中置换出氢，说明它是一种活泼金属。但从镁与冷水反应比较困难，以及反应所生成的Mg(OH)2的碱性比NaOH弱的事实来看，表明镁的金属性不如钠强。我们再来研究第13号元素铝。 【实验2】取一小片铝和一小段镁带，用砂纸擦去表面的氧化膜，分别放入两支试管，再各加入2 mL 1 mol/L盐酸。观察发生的现象。实验表明，镁、铝都能跟盐酸起反应，置换出H2，这两个反应的化学方程式为： 　　　　　　　　　 　　　　M