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1、 元素性质的周期性变化 由于元素原子的电子结构呈周期性变化，导致了元素基本性质包括原子半径、金属性和非金属性、酸碱性、氧化数等性质随着核电荷数的递增呈周期性变化。一、原子半径 根据量子力学的观点，电子在核外空间是按概率分布的，这种分布没有一个明确的界面，所以原子的大小无法直接测定。1原子半径的类型 通常所说的原子半径，是根据原子不同的存在形式来定义的，常用的有以下三种：(1)金属半径 在金属晶体中，相邻两金属原子核间距的一半称为金属半径。(2)共价半径 同种元素的两个原子以共价键结合时，两原子核间距离的一半，称为共价半径。(3)范德华半径 稀有气体在低温下形成单原子分子晶体时，分子之间是以范德
2、华力结合，这时相邻两原子核间距离的一半，称为范德华半径。值得注意的是：同种原子用不同形式的半径表示时，半径值不同。一般金属半径比共价半径大；范德华半径比共价半径大得多。2原子半径的递变情况 同一周期从左至右(稀有气体除外)，主族元素的原子半径逐渐减小。因为同周期的主族元素，从左至右随着原子序数的增加，核电荷数增大，原子核对电子的吸引力增强，致使原子半径缩小；卤素以后，稀有气体半径又加大，此时已不是共价半径，而是范德华半径了。对过渡元素和镧系、锕系元素而言，同周期从左至右，元素的原子半径减小的幅度没有主族元素大。因为这些元素的新增电子处于次外层上或是倒数第三层上，因此，随着核电荷的增大，原子半径
3、减小的不明显。同一主族自上而下，元素的原子半径逐渐增大。因为同一主族的元素，自上而下随着原子序数的增加，电子层增多，核对外层电子吸引力减弱，原子半径增大；尽管随着原子序数的增加，核电荷数也增大，会使原子半径缩小，但这两种作用相比，电子层数的增加而使半径增大的作用较强，所以总的效果是原子半径自上而下逐渐增大。二、电离能 元素的原子失去电子的难易程度，通常可用电离能来衡量。电离能是从基态的气态原子失去电子成为气态阳离子所需要的能量。符号为I，单位为 kJ/mol。对于多电子原子，从处于基态的气态原子中去掉一个电子成为+1 价的气态阳离子所需消耗的能量，叫做第一电离能(I1)；从+1 价气态阳离子再
4、去掉一个电子，成为+2 价气态阳离子需要消耗的能量，叫做第二电离能(I2)。依次类推。通常 I1I2I3。例如：M(g)M+(g)+e-I1 M+(g)M2+(g)+e-I2 电离能的大小反映原子失电子的难易。电离能越大。原子失电子越难；反之，电离能越小，原子失电子越容易。通常用第一电离能来衡量原子失电子的能力。表 1-5 列出元素的第一电离能。可以看出，元素的电离能呈现规律性的变化：同一周期从左至右，元素的电离能逐渐增大，原子失电子的能力逐渐减弱。同一主族自上而下，元素的电离能逐渐减小，即元素原子失电子能力逐渐增强。三、电负性 元素的电负性是指分子中元素的原子吸引成键电子的能力。电负性概念是
5、1932年由鲍林(L.Pauling)首先提出来的，他指定最活泼的非金属元素氟的电负性为 4.0，然后通过计算得出其他元素电负性的相对值，如表所示。从表可以看出，同一周期从左至右，主族元素的电负性依次递增，这也是由于原子的核电荷数逐渐增大，半径依次减小的缘故，使原子在分子中吸引成键电子的能力增加。同一主族自上而下，元素的电负性趋于减小，说明原子在分子中吸引成键电子的能力趋于减弱。过渡元素电负性的变化没有明显的规律。四、元素的金属性与非金属性 元素的金属性是指元素的原子失去电子的能力，非金属性是指元素的原子得到电子的能力。元素的电负性综合反映了原子得失电子的能力，故可作为元素金属性与非金属性统一
6、衡量的依据。一般来说，金属的电负性小于 2.0，非金属的电负性大于 2.0。电负性越大，表明该元素原子在分子中吸引电子的能力越强，元素的非金属性越强，金属性越弱。反之，电负性越小，表明该元素的非金属性越弱，金属性越强。同一周期从左至右，主族元素的原子半径逐渐减小，电离能、电负性逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。同主族元素自上而下，原子半径逐渐增大，电负性逐渐减小，原子失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，元素元素原子的电负性 H 2.1 Li Be B C N O F 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Na Mg Al Si P S Cl 0.9 1.2 1.
7、5 1.8 2.1 2.5 3.0 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 0.8 1.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.9 1.9 1.9 1.6 1.6 1.8 2.0 2.4 2.8 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1 2.5 Cs Ba La-Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi P
8、o At 0.7 0.9 1.0-1.2 1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.8 1.9 2.0 2.2 Fr Ra Ac Th Pa U Np-No 0.7 0.9 1.1 1.3 1.4 1.4 1.4-1.3 的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。五、氧化数 元素的氧化数是指在单质和化合物中元素的一个原子的形式电荷数。氧化数是反映元素的氧化状态的定量表征，它与原子的电子层结构密切相关，特别与价电子层电子数有关。1主族元素的氧化数 主族元素的价电子构型是 ns12和 ns2np16当其价电子全部参与反应时，元素呈现的最高氧化数等于它们的ns电子和np电子数之和，也等于它所在族的序数，所以从AA 各主族元素的最高氧化数从+1 逐渐升高到+7。从A 族开始出现负氧化数，各主族非金属元素的最高氧化数和它的负氧化数绝对值之和为8，从AA 各主族非金属元素的负氧化数分别为-4、-3、-2、-1。2副族元素的氧化数 副族元素的价电子结构比较复杂，但它们都是金属元素，没有负氧化数，多呈现可变的正氧化数，其最高正氧化数等于它所在的族数(除B 外)。