高中化學(xué)A13-元素周期律

元素周期律

元素化學(xué)性質(zhì)隨元素原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化垦藏,這個(gè)規(guī)律叫做元素周期律幢竹。

本質(zhì)原因:元素原子核外電子排布的周期性變化莫换。

短周期元素核外電子排布的周期性變化

原子半徑

同周期(稀有氣體除外)峻厚,從左到右响蕴,隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子半徑遞減惠桃;

同主族中浦夷,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增辜王,元素原子半徑遞增劈狐。

元素原子變徑周期性變化

上一周期陰離子與下一周期陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),這時(shí)核電荷數(shù)越大呐馆,微粒半徑越小肥缔。
如半徑:\ce{O^2- > F- > Na+ > Mg^2+}

同種元素形成的粒子具有相同的核電荷數(shù),它們的粒子半徑大小順序主要由最外層電子數(shù)確定汹来,有:陽(yáng)離子半徑 < 中性原子 < 陰離子半徑续膳。
如半徑:\ce{Fe^3+ < Fe^2+ < Fe}

化合價(jià)

同周期中,從左到右收班,隨著原子序數(shù)的遞增坟岔,元素的最高正化合價(jià)遞增(從+1價(jià)到+7價(jià)),第一周期除外摔桦,第二周期的O社付、F元素除外;

由于金屬元素不容易獲得電子邻耕,一般無(wú)負(fù)化合價(jià)瘦穆。從ⅣA族開(kāi)始,最低負(fù)化合價(jià)遞增(從-4價(jià)到-1價(jià))赊豌。第一周期除外扛或。

第二周期元素常見(jiàn)化合價(jià)

元素最高價(jià)的絕對(duì)值與最低價(jià)的絕對(duì)值的和為8 。
元素最高正價(jià) = 最外層電子數(shù)
元素最低負(fù)價(jià)= 最外層電子數(shù) - 8

元素的金屬性和非金屬性

同一周期中碘饼,從左到右熙兔,隨著原子序數(shù)的遞增悲伶,元素的金屬性遞減,非金屬性遞增住涉;

同一族中麸锉,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增舆声,元素的金屬性遞增花沉,非金屬性遞減。

金屬性與非金屬性遞變規(guī)律

金屬性強(qiáng)弱

金屬活動(dòng)性順序:\ce{K, Ca, Na媳握,Mg, Al, }\ce{Zn, Fe, Sn, }\ce{Pb, (H), }\ce{Cu, Hg, Ag,}\ce{ Pt, Au}順序碱屁,金屬性逐漸減弱。

金屬性越強(qiáng)蛾找,單質(zhì)跟水或酸反應(yīng)置換出氫越容易娩脾,反應(yīng)也越劇烈。(Na與水劇烈反應(yīng)打毛,Mg與水反應(yīng)需加熱)

金屬性越強(qiáng)柿赊,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)。(堿性:\ce{NaOH > Mg(OH)2})

置換反應(yīng)中幻枉,活潑的金屬能從鹽溶液中將較不活潑金屬置換出來(lái)碰声。(\ce{Fe + Cu^2+ =}\ce{Fe^2+ + Cu}

原電池反應(yīng)中,金屬性越強(qiáng)的金屬失電子能力越強(qiáng)熬甫,用作電源負(fù)極奥邮。

非金屬性強(qiáng)弱

最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng),對(duì)應(yīng)的元素非金屬性越強(qiáng)罗珍。(酸性:\ce{H2CO3 > HNO3})

氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定洽腺,或與氫氣化合越容易,非金屬性越強(qiáng)覆旱。(穩(wěn)定性:\ce{HF > HI})

若非金屬A能將非金屬B從其鹽溶液中置換出來(lái)蘸朋,則A的非金屬性更強(qiáng)。(\ce{Br2 + 2I- = }\ce{2Br- + I2})

非金屬元素A扣唱、B形成化合物AB藕坯,其中顯負(fù)價(jià)的元素非金屬性更強(qiáng)。(\ce{SO2})

相同條件下將金屬氧化到更高價(jià)態(tài)的非金屬元素的非金屬性更強(qiáng)噪沙。(\ce{Fes, FeCl3})

元素周期表中位于對(duì)角線位置的元素化學(xué)性質(zhì)相似炼彪。

由原子序數(shù)確定其在周期表中的位置

  • 以0族元素原子序數(shù)為參照,\ce{He 2,Ne 10, }\ce{Ar 18,}\ce{ Kr 36, }\ce{Xe 54,}\ce{ Rn 86}正歼。
  • 比0族元素原子序數(shù)多1到2的元素辐马,位于對(duì)應(yīng)0族元素的下一周期的 IA(第一主族) 或 IIA (第二主族)。
  • 比0族元素原子序數(shù)少1到5的元素局义,位于對(duì)應(yīng)0族元素同周期的 VIIA(第七主族) 到 IIIA(第三主族) 喜爷。

元素周期律遞變實(shí)例

鹵族元素結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

鹵族元素電子層結(jié)構(gòu)

最外層電子數(shù)均為7冗疮,容易獲得電子,非金屬性很強(qiáng)檩帐。

與氫氣化合术幔,生成氫化物穩(wěn)定性比較:

單質(zhì)與氫氣 反應(yīng)難易 產(chǎn)物穩(wěn)定性
\ce{F2} 暗處就能爆炸 很穩(wěn)定
\ce{Cl2} 光照下發(fā)生爆炸,點(diǎn)燃有蒼白色火焰 很穩(wěn)定
\ce{Br2} 在加熱的條件下能反應(yīng) 較穩(wěn)定
\ce{I2} 持續(xù)加熱湃密,反應(yīng)可逆 不穩(wěn)定

隨原子層數(shù)增加诅挑,鹵素原子半徑增加,核對(duì)最外層電子的吸引力逐漸減弱泛源,得電子能力(氧化性拔妥,非金屬性)逐漸減弱。

鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)

\ce{Cl2 + 2Br- = }\ce{2Cl- + Br2}

\ce{Br2 + 2I- = 2Br- + I2}

氧化性:\ce{F2 > Cl2 > Br2 > I2}

還原性:\ce{I- > Br- > Cl- > F-}

鹵族元素物理性質(zhì)漸變:

\ce{F2}淺黃綠色俩由,\ce{Cl2}黃綠色, \ce{Br2}深紅棕色毒嫡,\ce{I2}紫黑色

\ce{F2, Cl2}常溫下為氣態(tài)癌蚁。\ce{Br2}是常溫下唯一的液態(tài)非金屬單質(zhì)幻梯。\ce{I2}常溫下是紫黑色固體。

第三周期元素結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第三周期元素電子層結(jié)構(gòu)

最外層電子從1到7努释,失電子能力越來(lái)越弱碘梢,得電子能力越來(lái)越強(qiáng),既金屬性逐漸減弱伐蒂,非金屬性逐漸增強(qiáng)煞躬。

\ce{Na}與水反應(yīng)劇烈,\ce{Mg}與水在加熱的條件下才能反應(yīng)逸邦。\ce{NaOH}是強(qiáng)堿恩沛,\ce{Mg(OH)2}是中強(qiáng)堿,\ce{Al(OH)3}是兩性氧化物缕减。

\ce{H2SiO3}是極弱酸雷客,\ce{H3PO4}是中強(qiáng)酸,\ce{H2SO4}是強(qiáng)酸桥狡,\ce{HClO4}是最強(qiáng)酸搅裙。由最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱可知,\ce{Si, P, S, Cl}非金屬性逐漸增強(qiáng)裹芝。

由于第三周期元素核外均為3個(gè)電子層部逮,但從左至右核電荷數(shù)逐漸增多,核對(duì)核外電子的吸引越強(qiáng)嫂易,因此第三周期元素原子半徑隨核電荷數(shù)增大原子變徑遞減(0族元素\ce{Ar}除外)兄朋。

元素周期律的應(yīng)用

元素的結(jié)構(gòu)、位置怜械、性質(zhì)三者關(guān)系

元素的結(jié)構(gòu)主要包括核電荷數(shù)蜈漓,核外電子排布穆桂。

元素的位置指元素在周期表中位于第幾周期,第幾族融虽。

元素的性質(zhì)包括價(jià)態(tài)享完、氧化性、還原性有额、堿性般又、酸性、反應(yīng)難易等巍佑。

結(jié)構(gòu)決定位置與性質(zhì)茴迁;性質(zhì)反映結(jié)構(gòu),性質(zhì)可推測(cè)位置萤衰;位置可推出結(jié)構(gòu)堕义,位置可預(yù)測(cè)性質(zhì)。

元素周期律的應(yīng)用

  • 預(yù)測(cè)元素的性質(zhì)脆栋。

    利用元素與元素周期表中近鄰的元素性質(zhì)的相似性與遞變規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)未知元素的化學(xué)倦卖、物理性質(zhì)。

  • 啟發(fā)人們?cè)谝欢▍^(qū)域里尋找新物質(zhì)椿争。

    半導(dǎo)體怕膛、農(nóng)藥、催化劑秦踪、特殊合金材料的研發(fā)中褐捻,通常依據(jù)元素性質(zhì)相似性在某元素周?chē)欢▍^(qū)域內(nèi)尋找性能更優(yōu)的替代元素椅邓。


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