【化學(xué)】元素周期律筆記

1、元素周期律 通過上節(jié)元素周期表及對(duì)各族元素性質(zhì)的學(xué)習(xí)，我們知道元素都呈現(xiàn)周期性（每隔一定數(shù)目的元素，某種現(xiàn)象的重復(fù)出現(xiàn)，而不是機(jī)械的重復(fù)）的變化。意識(shí)到元素之間存在著某種聯(lián)系，現(xiàn)在我們就一起揭示其內(nèi)在的聯(lián)系，探究這種聯(lián)系的本質(zhì)。一、原子核外電子的排布原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的。在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。我們把不同的區(qū)域稱作電子層。在多電子原子中，電子的能量是不相同的。在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較低，在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高，由于原子中的電子是處在原子核的引力場(chǎng)中，電子總是盡可能地先從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充滿后再填充下一層。將核電荷數(shù)118的元素的

2、核外電子排布、原子半徑和主要化合價(jià)列成表（見表1）來加以討論。為了方便，人們按核電荷數(shù)由小到大的順序給元素編號(hào)，這種編號(hào)叫做原子序數(shù)。顯然原子序數(shù)在數(shù)值上與這種原子的核電荷數(shù)相等。原子序數(shù)從1-2的元素，即從氫到氦，有一個(gè)電子層，電子由1個(gè)增到2個(gè)，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。原子序數(shù)從3-10的元素，即從鋰到氖，有兩個(gè)電子層，最外層電子1個(gè)遞增到8個(gè)，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。原子序數(shù)從11-18的元素，即從鈉到氬，有三個(gè)電子層，最外層電子也從1個(gè)遞增到8個(gè)，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。研究18號(hào)以后的元素，同樣可以發(fā)現(xiàn)每隔一定數(shù)目的元素，會(huì)重復(fù)出現(xiàn)原子最外層電子數(shù)從1個(gè)遞增到8個(gè)的情況。即隨著電子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子

3、排布從電子束最少（1個(gè)）逐漸到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（2個(gè)或8個(gè)），呈周期性的變化。二、原子半徑的周期性變化討論2 根據(jù)表1，你認(rèn)為隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化（稀有氣體元素暫不考慮）？將討論的結(jié)果填在表3中，并與“原子半徑周期性變化”的彩圖做對(duì)照。隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)也隨著起周期性的變化。三、元素主要化合價(jià)的周期性變化討論3 根據(jù)表1，你認(rèn)為隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？將討論的結(jié)果填入表4。從表1可以看到，從第11號(hào)元素到第18號(hào)元素在極大程度上重復(fù)著從第3號(hào)元素到第10號(hào)元素所表現(xiàn)的化合價(jià)的變化正價(jià)從+1(Na)逐漸遞變到+7(Cl)，從

4、中部的元素開始有負(fù)價(jià)，負(fù)價(jià)是從-4(Si)遞變到-1(Cl)。如果研究第18號(hào)元素以后的元素的化合價(jià)，同樣可以看到與前面18種元素相似的變化。隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)也隨著起周期性的變化。四、元素性質(zhì)的周期性變化元素的化學(xué)性質(zhì)是由原子結(jié)構(gòu)決定的，那么，是否可以認(rèn)為元素的金屬性與非金屬性也將隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化？元素金屬性的強(qiáng)弱，可以從它的單質(zhì)跟水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度，以及它的氧化物的水化物氫氧化物的堿性強(qiáng)弱來判斷。如果元素的單質(zhì)跟水（或酸）反應(yīng)置換出氫容易，而且它的氫氧化物堿性強(qiáng)，這種元素金屬性就強(qiáng)，反之則弱。元素非金屬性的強(qiáng)弱，可以從它的氧化物的水化物的

5、酸性強(qiáng)弱，或跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度以及氫化物的穩(wěn)定性來判斷。如果元素的氧化物的水化物的酸性強(qiáng)，或者它跟氫氣生成氣態(tài)氫化物容易且穩(wěn)定，這種元素的非金屬性就強(qiáng)，反之則弱。下面按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，研究1118號(hào)元素的金屬性、非金屬性的變化情況。第11號(hào)元素是鈉。我們知道，鈉是一種非?；顫姷慕饘?，能與冷水迅速發(fā)生反應(yīng)，置換出水中的氫。鈉的氧化物的水化物氫氧化鈉顯強(qiáng)堿性。第12號(hào)元素鎂，它的單質(zhì)與水反應(yīng)的情況怎樣呢？【實(shí)驗(yàn)1】取兩段鎂帶，用砂紙擦去表面的氧化膜，放入試管中。向試管中加 3 mL水，并往水中滴 2滴無色酚酞試液。觀察現(xiàn)象。然后，加熱試管至水沸騰。觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，鎂與冷水反應(yīng)很微弱，說

6、明鎂不易與冷水反應(yīng)，但能跟沸水迅速地反應(yīng)并產(chǎn)生氣泡。反應(yīng)后的生成物使無色酚酞試液變紅。這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 鎂能從水中置換出氫，說明它是一種活潑金屬。但從鎂與冷水反應(yīng)比較困難，以及反應(yīng)所生成的Mg(OH)2的堿性比NaOH弱的事實(shí)來看，表明鎂的金屬性不如鈉強(qiáng)。我們?cè)賮硌芯康?3號(hào)元素鋁?！緦?shí)驗(yàn)2】取一小片鋁和一小段鎂帶，用砂紙擦去表面的氧化膜，分別放入兩支試管，再各加入2 mL 1 mol/L鹽酸。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，鎂、鋁都能跟鹽酸起反應(yīng)，置換出H2，這兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Mg2HClMgCl2H2 2Al+ 6HCl2AlCl3+3H2實(shí)驗(yàn)還表明鋁與酸的反應(yīng)不如鎂與酸的反應(yīng)

7、劇烈。也就是說，鋁的金屬性不如鎂強(qiáng)。下面，我們?cè)賮硌芯夸X的氧化物的性質(zhì)。在一定的條件下，Al2O3既能與鹽酸作用，又能與NaOH溶液反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al2O36HCl2AlCl33H2OAl2O32NaOH2NaAlO2H2O像Al2O3這類既能與酸起反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿起反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。第14號(hào)元素硅是非金屬。硅的氧化物SiO2是酸性氧化物，它的對(duì)應(yīng)水化物是原硅酸（H4SiO4）。H4SiO4是一種很弱的酸。硅只有在高溫下才能跟氫氣反應(yīng)生成少量氣態(tài)氫化物SiH4。第15號(hào)元素磷是非金屬。磷的最高價(jià)氧化物是P2O5，它的對(duì)應(yīng)水化物是磷酸（H3PO4），H3

8、PO4屬于中強(qiáng)酸。磷的蒸氣和氫氣能起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物PH3，但相當(dāng)困難。第16號(hào)元素硫是比較活潑的非金屬。硫的最高價(jià)氧化物是SO3，SO3的對(duì)應(yīng)水化物是H2SO4。H2SO4是一種強(qiáng)酸。硫在加熱時(shí)能跟氫氣起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物硫化氫（H2S）。H2S不很穩(wěn)定，在較高溫度時(shí)可以分解。第17號(hào)元素氯是很活潑的非金屬。氯的最高價(jià)氧化物是Cl2O7，Cl2O7的對(duì)應(yīng)水化物是高氯酸（HClO4），它是已知酸中最強(qiáng)的一種酸。氯氣跟氫氣在光照或點(diǎn)燃時(shí)就能發(fā)生爆炸而化合，生成的氣態(tài)氫化物是HCl，HCl十分穩(wěn)定。第18號(hào)元素氬是一種稀有氣體元素。現(xiàn)將以上研究的結(jié)論歸納于表5和表6中。綜上所述，我們可以從118

9、號(hào)元素性質(zhì)的變化中得出如下的結(jié)論：金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)：金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換氫的難以程度；金屬氧化物的水化物的堿性強(qiáng)弱；金屬之間的置換反應(yīng)；金屬陽離子的氧化性強(qiáng)弱。非金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù)：非金屬與氫氣化合的難以程度或氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性；非金屬最高價(jià)氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱；非金屬之間的置換反應(yīng)；非金屬陰離子的還原性強(qiáng)弱非金屬與變價(jià)金屬(Fe和Cu)反應(yīng)。通過以上事實(shí)，可以歸納出一條規(guī)律：元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。這個(gè)規(guī)律叫做元素周期律。五、元素周期律和元素周期表的意義元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。在有了元素周期律以后，我們可以根據(jù)元素在周期表中的位置推測(cè)其原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；或根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)推測(cè)它在周期表中的位置；同時(shí)指導(dǎo)我們對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。不僅如此，元素周期律和周期表為新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了線索。由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相近，這樣，就啟發(fā)了人們?cè)谥芷诒碇幸欢?/p>