7原子结构和元素周期表(2) 75原子结构元素性质的关系 元素性质决定了原子的内部结构,本节结合原子核外电子层结构周期性的变化,阐述元素的 一些主要性质的周期性变化规律。 有效核电荷(p118) 原子序数等原子核电荷数。在多电子原子中,对某一电子来说,由于受到其余电子的排斥(屏 蔽),相当于部分地抵消了原子核对它的吸引力。因此,这个电子实际所受到的核电荷Z要比原 子序数Z为小。这种多电子原子中某一电子实际受到的核电荷叫做有效核电荷(Z)。 短周期元素中,从左至右电子依次填充到最外层。由于同层电子间屏蔽作用弱,有效核电荷 增加明显。长周期元素中,从第3(ⅢB)族开始,电子填充至到次外层上,这新增加到次外层 上的电子对外层电子屏蔽作用强。因此,随核电荷的增加而有效核电荷却增加不多。 同一族元素中,由上至下虽然核电荷增加较多,但相邻两元素之间依次增加一个电子层因而 屏蔽作用也较大,结果有效核电荷增加不显著。 、原子半径(p119 实物中原子总是与其它原子紧密相邻,如果设原子为球体,则球面相切或相邻的两原子核间 距离的一半,则可作为原子半径。 1、根据元素的原子存在的不同形式定义: (1)金属半径(金属导体) 原子紧密堆集,如:Li152pm,Na190pm (2)共价半径(共价键结合) 如:Li123pm,Na157pm(比金属半径要小 (3)范德华半径:(分子晶体) 相邻分子间两个非键结合的原子 如:Cl2:共价半径99pm,而范德华半径180pm 2、影响因素 核外电子层数(n):n↑,半径↑ 有效核电荷数(Z):n相同(即同一周期),z↑,半径↓ 短周期中,从左至右原子半径减小(电子层数无变化,屏蔽作用小。核电荷增加)。 过渡区元素从左至右,原子半径变化的幅度不大(增加的电子填充在次外层上,屏蔽作用大, 减弱了核电荷对最外层电子的吸引,表现出收缩作用变小 s区、p区元素原子半径由上而下逐渐增大(电子层数增加,半径自然呈增大的趋势;核电 荷增加,原子半径有缩小趋势,但由于屏蔽作用,使缩小趋势小于增大趋势)。d区元素(过渡 元素)由上而下原子半径有增大的趋势,但幅度小。 三、电高能(D)(pl19) 1、定义 基态的气态原子失去电子能力的大小用电离能来度量 M(g)+ M(g)+e吸收能量,KJ/molI↑,失电子能力↓
1 7 原子结构和元素周期表（2） 7.5 原子结构元素性质的关系 元素性质决定了原子的内部结构，本节结合原子核外电子层结构周期性的变化，阐述元素的 一些主要性质的周期性变化规律。 一、有效核电荷（p118） 原子序数等原子核电荷数。在多电子原子中，对某一电子来说，由于受到其余电子的排斥（屏 蔽），相当于部分地抵消了原子核对它的吸引力。因此，这个电子实际所受到的核电荷 Z *要比原 子序数 Z 为小。这种多电子原子中某一电子实际受到的核电荷叫做有效核电荷（Z *）。 短周期元素中，从左至右电子依次填充到最外层。由于同层电子间屏蔽作用弱，有效核电荷 增加明显。长周期元素中，从第 3（ⅢB）族开始，电子填充至到次外层上，这新增加到次外层 上的电子对外层电子屏蔽作用强。因此，随核电荷的增加而有效核电荷却增加不多。 同一族元素中，由上至下虽然核电荷增加较多，但相邻两元素之间依次增加一个电子层因而 屏蔽作用也较大，结果有效核电荷增加不显著。 二、原子半径（p119） 实物中原子总是与其它原子紧密相邻，如果设原子为球体，则球面相切或相邻的两原子核间 距离的一半，则可作为原子半径。 1、根据元素的原子存在的不同形式定义： （1）金属半径（金属导体） 原子紧密堆集，如：Li 152pm， Na 190pm （2）共价半径（共价键结合） 如：Li 123pm， Na 157pm （比金属半径要小） （3）范德华半径：（分子晶体） 相邻分子间两个非键结合的原子。 如：Cl2：共价半径 99pm，而范德华半径 180pm 2、影响因素 核外电子层数（n）：n↑，半径↑ 有效核电荷数（Z *）：n 相同（即同一周期），Z *↑，半径↓ 短周期中，从左至右原子半径减小（电子层数无变化，屏蔽作用小。核电荷增加）。 过渡区元素从左至右，原子半径变化的幅度不大（增加的电子填充在次外层上，屏蔽作用大， 减弱了核电荷对最外层电子的吸引，表现出收缩作用变小。 s 区、p 区元素原子半径由上而下逐渐增大（电子层数增加，半径自然呈增大的趋势；核电 荷增加，原子半径有缩小趋势，但由于屏蔽作用，使缩小趋势小于增大趋势）。d 区元素（过渡 元素）由上而下原子半径有增大的趋势，但幅度小。 三、电离能（I）(p119) 1、定义 基态的气态原子失去电子能力的大小用电离能来度量。 M（g）+ I1 —→ M+（g）+ e 吸收能量，KJ/mol I1↑，失电子能力↓
2、影响因素:I大小与原子半径、Z、外层电子结构有关 3、递变规律 同一周期,z↑,原子半径↓,I1↑失电子能力↓ 同族,层数增加,原子半径↑,I,失电子能力↑ Be、N、Ne的l1特别突出,∵从半充满或全充满的稳定状态中电离出电子较难 四、电子亲合能(Y)(p12) 定义 基态的气态原子得到电子能力的大小用电子亲合能表示 X(g)+e- (g)+能量 放出能量,Y1 O(g)+e→→O(g)Y1=-141KJ/mol F(g)+e→→F(g)Y=-322 KJ/mol 电子亲合能负值越大,获得电子的能力越强。 2、影响因素:Y大小与原子半径、Z、外层电子结构有关。 3、递变规律:同一周期从左往右,结合电子能力↑:同一族从上往下,结合电子能力 五、电负性(x)(p124) 表示不同元素原子在分子中吸引电子的能力。x↑,吸引电子能力越大。 六、元素的金属性与非金属性 元素的金属性是指其原子失去电子成为正离子的性质:而元素的非金属性则是指其原子得到 电子成为负离子的性质 从化学的观点来看,金属原子易失电子而变成阳离子,非金属原子易跟电子结合而变成阴离 子。元素的原子得失电子的能力显然与原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切 的关系。原子核对外层电子的吸引力的强弱主要与原子的核电荷数、原子半径和原子的电子层结 构等有关 元素的原子在化合物分子中把电子吸引向自己的本领叫做元素的电负性。元素的电负性同电 离能和电子亲合能有一定的联系。我们可把电负性的数值作为元素金属性或非金属性的综合量 度。金属的电负性较小。金属的电负性越小,它的活动性越大。非金属的电负性较大。非金属的 电负性越大,它的活动性也越大 七、原子价(p125) 原子价即化合价是化学中表征元素性质最重要的概念之一:离子价、共价、配位数、氧化态 氧化态:当分子中原子之间的共用电子对被指定属于电负性较大的原子后,各原子所带的形 式电荷数。价电子的数目决定于原子的外围电子构型 s、p区:ns12,ns2np16,最高氧化态等于最外层电子数目(j),p区最低氧化态等于-(8-j) d区:最高氧化态等于(n-1)d与ns电子数目之和(j),最低氧化态等于-(10-j) 作业:78、7.9(p127)
2 2、影响因素：I 大小与原子半径、Z *、外层电子结构有关。 3、递变规律 同一周期，Z *↑，原子半径↓，I1↑失电子能力↓ 同族，层数增加，原子半径↑，I1↓，失电子能力↑ Be、N、Ne 的 I1 特别突出，∵从半充满或全充满的稳定状态中电离出电子较难。 四、电子亲合能（Y）(p122) 1、定义： 基态的气态原子得到电子能力的大小用电子亲合能表示。 X（g）+ e —→ X—（g）+ 能量 放出能量，Y1，KJ/mol O（g）+ e —→ O—（g） Y1 = -141 KJ/mol F（g）+ e —→ F—（g） Y = -322 KJ/mol 电子亲合能负值越大，获得电子的能力越强。 2、影响因素：Y 大小与原子半径、Z *、外层电子结构有关。 3、递变规律：同一周期从左往右，结合电子能力↑；同一族从上往下，结合电子能力↓ 五、电负性（χ）(p124) 表示不同元素原子在分子中吸引电子的能力。χ↑，吸引电子能力越大。 六、元素的金属性与非金属性 元素的金属性是指其原子失去电子成为正离子的性质；而元素的非金属性则是指其原子得到 电子成为负离子的性质。 从化学的观点来看，金属原子易失电子而变成阳离子，非金属原子易跟电子结合而变成阴离 子。元素的原子得失电子的能力显然与原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切 的关系。原子核对外层电子的吸引力的强弱主要与原子的核电荷数、原子半径和原子的电子层结 构等有关。 元素的原子在化合物分子中把电子吸引向自己的本领叫做元素的电负性。元素的电负性同电 离能和电子亲合能有一定的联系。我们可把电负性的数值作为元素金属性或非金属性的综合量 度。金属的电负性较小。金属的电负性越小，它的活动性越大。非金属的电负性较大。非金属的 电负性越大，它的活动性也越大。 七、原子价（p125） 原子价即化合价是化学中表征元素性质最重要的概念之一：离子价、共价、配位数、氧化态。 氧化态：当分子中原子之间的共用电子对被指定属于电负性较大的原子后，各原子所带的形 式电荷数。价电子的数目决定于原子的外围电子构型。 s、p 区：ns1-2，ns2 np1-6，最高氧化态等于最外层电子数目（j），p 区最低氧化态等于-（8-j） d 区：最高氧化态等于（n-1）d 与 ns 电子数目之和（j），最低氧化态等于-（10-j）。 作业：7.8、7.9 (p127)