层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行 元素周期表有7个横行,叫做周期。每一周期中元素 的电子层数相同,从左到右原子序数递增,周期的序数就原子序数 atomic number 是该周期元素具有的电子层数。第一周期最短,只有两种周期 period 元素,第二、三周期各有8种元素,称为短周期;其他周族 group 期均为长周期。 周期表有18个纵行。除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外,其余每个纵行各为一 族。族有主族和副族之分。在周期表中,主族元素的族序数后标A,副族元素的族序数后 标B①。最外层电子数为8的元素化学性质不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应, 把它们的化合价定为0,因而叫做0族②。 在周期表中有些族的元素还有一些特别的名称。例如: 第IA族(除氢):碱金属元素 第ⅦA族:卤族元素 0族:稀有气体元素 二、元素的性质与原子结构 1.碱金属元素 制学究 1.查阅元素周期表中的有关信息,填写下表。 元素元素核电原子结构最外层电子原子半径③ 名称符号荷数示意图电子数层数 nn 锂 152 钠 0.186 碱 金钾 0.227 兀 素物 0.248 铯 ①1989年, IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)建议用1~18列替代原主族、副族等 ②第一周期只有两种元素,其中的(He)最外层电子数为2,化学性质不活泼,化合价定为0.也属于0族, ③金属的原子半径指固态金属单质里2个邻近原子核间距离的一半。 第一节元素周期表5
通过观察碱金属的原子结构示意图,你能发现碱金属 元素的原子结构有什么共同之处吗? 2.实验① (1)将一干燥的坩埚加热,同时取一小块钾,擦干表 面的煤油后,迅速投到热坩埚中(如图1-3),观察现象。 回忆钠与氧气的反应,进行对比。 (2)在培养皿中放入一些水,然后取绿豆大的钾,用 滤纸吸干表面的煤油,投入培养皿中,观察现象。回忆钠 与水的反应,进行对比。 图1-3钾在空气中燃烧 图14钾与水反应 图1-5钠与水反应 钾 钠 与氧气反应 与水反应 3.思考与交流:通过回忆和观察钠和钾的实验,思考并讨论钠和钾的性质有什么相 似性和不同。你认为元素的性质与它们的原子结构有关系吗? 通过大量实验和研究,人们得出了如下结论: ●碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似,都能与氧气等非金 属单质以及水反应。例如: lLi+O,2Li,O 2Na+O,-NayO 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2K+2H2O=2KOH+H2↑ ①此实验由教师演示 6第一章物质结构元素周期律
而且,上述反应的产物中,碱金属元素的化合价都是+1。 随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大, 原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。所以,碱金属元素的性质也有差异,从锂到铯金 属性①逐渐增强,如它们与氧气或水反应时,钾比钠的反应剧烈,铷、铯的反应更 剧烈。 碱金属在物理性质上也表现出一些相似性和规律性。例如,除铯外,其余的都呈银白 色;它们都比较柔软,有延展性。碱金属的密度都比较小,熔点也都比较低,导热性和导 电性也都很好,如液态钠可用作核反应堆的传热介质。 表1-1碱金属的主要物理性质 碱金属 颜色和状态 密度 熔点 沸点 单质 g·cm ℃ ℃ 银白色,柔软 0.534 180.5 1347 a 银白色,柔软 0.97 97.81 882.9 K 银白色,柔软 0.86 63.65 774 Rb 银白色,柔软 1.532 38.89 688 略带金属光泽,柔软 1.879 28.40 678.4 2.卤族元素 厚学与间 卤族元素的原子结构如下所示: ②)@ 根据卤素的原子结构,请你试着推测一下氟、氯、溴、碘在化学性质上所表现的相似 性和递变性。 ①元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度,以及它们的最高价氧化物的水化物 氢氧化物的碱性强来比较。 第一节元素周期表7
。资料卡片 卤素单质的物理性质 卤素 单质颜色和状态 密度 熔点/℃沸点/℃C F 淡黄绿1.69g/L(15℃) 219.6 188.1 色气体 Cl 黄绿色 3.214g/L(0℃) 101 34.6 气体 深红棕 3.119g/cm3(20℃) 7.2 色液体 紫黑色 4.93g/cm3 113.5 184.4 固体 (1)卤素单质与氢气反应 在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的氟化氢很 H+F,-2HF 稳定 光照或点燃 H+Cl 2HCI 光照或点燃发生反应,生成的氯化氢较稳定 加热至一定温度才能反应,生成的溴化氢不如氯 H,-+Br,-2HBr 化氢稳定 不断加热才能缓慢反应;碘化氢不稳定,在同 H2+12=2HI 条件下同时分解为H2和12,是可逆反应 随着核电荷数的增多,卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化: F. Cl Br. I 剧烈程度: 生成的氢化物的稳定性: (2)卤素单质间的置换反应 类似于通过金属与盐溶液的置换反应可以比较金属还原性的强弱,通过卤素间的置换 反应实验,我们也可以比较出卤素氧化性的强弱。 实验11 完成下列实验,观察现象。写出有关反应的化学方程式。 8第一章物质结构元素周期律
实验 现象 化学方程式 1.将少量氯水分别加入盛有 NaBr溶液和KI溶液的试管中, O 2NaBr+Cl,-2NaCI-+Brz 用力振荡后加入少量四氯化碳, 振荡、静置 2.将少量溴水加入盛有KI溶 液的试管中,用力振荡后加入少 量四氯化碳,振荡、静置 随着核电荷数的增加,卤素单质的氧化性强弱顺序为: F, Clg Br: 1- 氧化性逐渐减弱 通过比较碱金属单质与氧气、水的反应,以及卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的 置换反应,我们可以看出,元素性质与原子结构有密切的关系,主要与原子核外电子的排 布,特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素,它们在化学性质上表现出相似 性和递变性。 在元素周期表中,同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增 大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱。所以,金属性逐渐增强,非金属性①逐 渐减弱。 、核素 元素的性质与原子核外电子有密切的关系。那么,元素的性质与原子核有关系吗? 原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为1,如果忽略 电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫 做质量数。 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 我们知道,元素是具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称。也就是说,同 种元素原子的原子核中质子数是相同的。那么,中子数是否一定相同呢? 精确的测定结果证明,同种元素原子的原子核中,中子数不一定相同。例如,氢元素 的原子核中,中子数不相同,如下表。 ①元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱,或与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢 化物的稳定性来推断。 第一节元素周期表9