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第二节 元素周期律
第一章 原子结构与性质
一、原子半径
核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。
电子的能层越多，电子之间的排斥作用越大，将使原子的半径增大。
原子半径
电子的能层数
核电荷数
因素
先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大
若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小
若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大
粒子半径比较的一般思路
一层（层多半径大）
二核（核小径大）
三电子（电子多半径大）
反映
决定
元素的性质
原子
结构
那么，原子失去1个电子或失去多个电子，所需能量有什么区别呢？
逐级电离能
元素第一电离能的概念与意义
气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加 ，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1困难
第一电离能
________________原子失去一个电子转化为 正离子所需要的 叫做第一电离能
气态电中性基态
气态基态
概念：
符号：
I1
最低能量
电离能可以衡量元素的原子失去电子的___________
意义
第一电离能数值越小，原子越 失去一个电子
容易
第一电离能数值越大，原子越 失去一个电子
难易程度
难
【讨论】观察右图，思考原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢？同学之间相互交流并作分享。
第一电离能/kJ·mol－1
原子序数
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
52
54
56
500
1000
1500
2000
2500
H
He
Li
Be
La
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Te
I
Xe
Cs
Ba
每个周期的第一种元素（氢和碱金属）的第一电离能最小，最后一种元素（稀有气体）的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小，如He、Ne、Ar、Kr、Xe的第一电离能依次下降，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也依次下降。
元素的第一电离能的周期性特点：
规律小结：
（1）同主族：从上到下，元素第一电离能逐渐减小。
（2）同周期：从左到右，元素第一电离能总体呈增大趋势，中间有反常
【思考】为什么B、Al、O、S等元素的电离能比它们左边元素的电离能低，而使Li—Ne和Na—Ar的电离能曲线呈现锯齿状变化？
第一电离能/kJ·mol－1
原子序数
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
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32
34
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54
56
500
1000
1500
2000
2500
H
He
Li
Be
La
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Te
I
Xe
Cs
Ba
对于B和Al这两个锯齿状变化，一般的解释为： B和Al的第一电离能失去的电子是np能级的，该能级的能量比左边的位于ns能级的能量高。
对于O和S这两个锯齿状变化，一般解释是N和P的电子排布是半充满的，比较稳定，电离能较高
资料卡片
（1）碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？
【思考与讨论】
碱金属元素，从上到下，原子半径逐渐增大，越易失去电子，第一电离能减小，元素金属性增强，碱金属的活泼性增强。
元素 Li Na K Rb
I1（kJ·mol－1) 587.1 496 418.6 402.9
（2）下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价的联系？
元素 Na Mg Al
电离能 （kJ·mol-1） 496 738 578
4562 1451 1817
6912 7733 2745
9543 10540 11575
13353 13630 14830
16610 17995 18376
20114 21703 23293
这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？
思考与讨论：
Na Mg Al
电离能（kJ·mol－1） I1 496 738 578
I2 4562 1451 1817
I3 6912 7733 2745
I4 9543 10540 11575
I5 13353 13630 14830
I6 16610 17995 18376
I7 20114 21703 23293
钠、镁、铝的最高化合价分别是＋1、＋2、＋3
同一元素的不同电离能变化规律：
（1）逐级增大，且存在突跃 。
（2）根据主族元素原子不同级电离能的突跃性变化，判断元素性质（通常价态）、元素在周期表中的位置等。
(1)为什么同一元素的电离能逐级增大？
深度思考
提示　这是由于原子失去一个电子变成＋1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，原子核对电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子更难失去，故I2>I1，同理I3>I2。
(2)为什么钠、镁、铝的化合价分别为＋1、＋2、＋3
提示　钠的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子变成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I3比I2大很多，说明Mg容易失去2个电子形成＋2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I4比I3大很多，所以Al容易失去3个电子形成＋3价离子。
科学家通过：气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量(第一电离能)来衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
电负性
那么，如何衡量元素的原子在化合物中吸引电子的能力呢？
鲍林在研究化学键键能的过程中发现，对于同核双原子分子，化学键的键能会随着原子序数的变化而发生变化，为了半定量或定性描述各种化学键的键能以及其变化趋势，1932年首先提出用以描述原子核对电子吸引能力的电负性概念，并提出了定量衡量原子电负性的计算公式。
鲍林研究电负性的手稿
莱纳斯·卡尔·鲍林
(Linus Carl Pauling)
键合电子
化学键
1) 键合电子：
元素相互化合时，原子中用于形成 的电子称为 。
H
.
.
.
.
F
.
.
+
.
.
.
.
F
.
.
H
.
.
键合电子
键合电子
电负性越大的原子，对键合电子的吸引力 。
吸引力
越大
2) 电负性：
用来描述不同元素的原子对键合电子_________的大小。
标准：以氟的电负性为_________和锂的电负性为_________作为相对标准。
4.0
1.0
观察：元素的电负性随原子序数的递增，同周期或同族有什么规律？
同周期：从左→右，
电负性逐渐 。
同主族：从上→下，
电负性逐渐 。
增大
减小
课本P24-25
应用一
判断元素的金属性和非金属性强弱
电负性变小，非金属性减弱，金属性增强
电负性变大，非金属性增强，金属性减弱
电负性 ＞ 1.8 非金属元素
电负性 ＜ 1.8 金属元素
电负性 ≈ 1.8 类金属元素
(既有金属性，又有非金属性)
判断依据
H——Cl
-1
+1
显负价
显正价
应用二
判断元素的化合价
判断依据
①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力 ，元素的化合价为 。
②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力 ，元素的化合价为 。
弱
正值
强
负值
电负性差 2.1
电负性 0.9
3.0
电负性差 0.9
电负性 2.1
3.0
成键原子之间的电负性差值
大于1.7
小于1.7
通常形成离子键，相应的化合物为离子化合物
通常形成共价键，相应的化合物为共价化合物
应用二
判断化合物的类型
离子化合物
共价化合物
注意：电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性之差为1.9，但HF为共价化合物
回顾所学内容并判断： AlCl3、BeCl2是共价化合物还是离子化合物？
Al
Cl
Cl
Cl
Cl
Al
Cl
Cl
Al和Cl的电负性之差为3.0－1.5＝1.5<1.7，因此AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2也是共价化合物
同主族从上到下：电负性减小，非金属性减弱；第一电离能减小，金属性增强
同周期从左到右：电负性增大，非金属性增强
第一电离能增大趋势（ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA），金属性减弱
1．按第一电离能递增的顺序排列的是
A．Li、Na、K
B．Na、Al、S
C．P、Si、Al
D．Cl、Br、I
【答案】B
【详解】同周期元素从左到右，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，同主族元素从上到下，第-电离能逐渐减小
2．下列铍元素的不同微粒，若再失去一个电子需要能量最大的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】具有相同电子数时，激发态电子更易失电子，处于稳定结构的原子更难失去电子，且逐级电离能依次增大，据此分析。
【详解】A．上述为铍元素激发态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能；
B．上述为铍元素基态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能；
C．上述为Be+基态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能；
D．上述为Be+激发态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能；
因为C项中的2s轨道中只有一个电子，所以再失去一个电子需要的能量最大，故选C。
3.下列各组元素中，电负性依次减小的是
A．F、N、O
B．Cl、C、 F
C．Cl、S、P
D．P、N、H
【答案】C
【详解】A．元素周期表中，同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强，则F>O>N，A错误；
B．同主族元素从上到下，电负性逐渐减弱，则F>Cl，B错误；
C．同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增强，则Cl>S>P，C正确；
D．元素周期表中，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，则N>P，故N>P>H，D错误；
故选C。

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