无机化学及试验课件

第四节原子性质的周期性辽宁省精品资源共享课第四节原子性质的周期性辽宁省精品资源共享课1

原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些性质呈周期性变化。(如原子半径、电离能、电子亲合能、电负性)辽宁省精品资源共享课原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些25-4-1原子半径共价半径——两个相同原子形成共价键时，其核间距离的一半。定义d=198pmr(Cl)=99pmd=154pmr(C)=77pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径共价半径——两个相同原子形成共价键定义d35-4-1原子半径金属半径——金属单质晶体中，两个相邻金属原子核间距离的一半。定义d=256pmr(Cu)=128pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径金属半径——金属单质晶体中，两个相邻定义45-4-1原子半径范德华半径——分子晶体中，两个相邻分子核间距离的一半。定义d=320pmr(Ne)=160pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径范德华半径——分子晶体中，两个相邻定义d5IA0一H37IIAⅢAIVAⅤAVIAⅦAHe122二Li152Be111B88C77N70O66F64Ne160三Na168Mg160ⅢBIVBVBVIBⅦBⅧIBIIBAl143Si117P110S104Cl99Ar191四K227Ca197Sc161Ti145V132Cr125Mn124Fe124Co125Ni125Cu128Zn133Ga122Ge122As121Se117Br114Kr198五Rb248Sr215Y181Zr160Nb143Mo136Tc136Ru133Rh135Pa138Ag144Cd149In163Sn141Sb141Te137I133Xe217六Cs265Ba217La173Hf159Ta143W137Re137Os134Ir136Pt136Au144Hg160Tl170Pb175Bi155Po153AtRn变化规律非金属为共价半径、金属为金属半径、稀有气体为范德华半径辽宁省精品资源共享课IA0一HIIAⅢAIVAⅤAVIAⅦAHe二LiBeBCN626021016011060原子半径/pm族号同一周期的d区元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径略有减小。IB族开始，反而有所增加。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一周期的d区元素,自左到右,随726021016011060原子半径/pm族号同一周期的主族元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径逐渐减小。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一周期的主族元素,自左到右,随8镧系元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径总的趋势缓慢减小，即镧系收缩。210200190180170原子半径/pm原子序数辽宁省精品资源共享课镧系元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径总的趋势缓926021016011060原子半径/pm族号由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族元素(如Zr与Hf、Nb与Ta、Mo与W)性质极为相似。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族1026021016011060原子半径/pm族号同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐增大。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐1126021016011060原子半径/pm族号同一副族元素(除ⅢB外),自上往下,原子半径一般略有增大。五、六周期同族元素原子半径十分相似。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一副族元素(除ⅢB外),自上往下,125-4-2电离能和电子亲合能第一电离能(I1)——基态的中性气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的能量。Mg(g)-e-→Mg+(g)I1=△H1=738kJ·mol-1第二电离能(I2)——氧化数为+1的气态阳离子失去一个电子形成氧化数为+2的气态阳离子所需的能量。Mg+(g)-e-→Mg2+(g)I2=△H2=1451kJ·mol-1其余依次类推......基态气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离能(I)5-4-2电离能和电子亲合能第一电离能(I1)——基态的中13气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离能(I)Mg(g)-e-→Mg+(g)InIn/(kJ·mol-1)I1737.7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1<I2<I3<I4<......Mg+(g)-e-→Mg2+(g)......电离能用来衡量气态原子失去电子的难易电离能越小，原子越易失去电子；电离能越大，原子越难失去电子。气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗14电离能(I)2160186015601260960660360I1/(kJ·mol-1)原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期主族元素，从左到右，电离能逐渐增大。同一周期副族元素，从左到右，电离能变化不规律。辽宁省精品资源共享课电离能(I)2160I1/(kJ·mol-1)原子序数HeN15电离能(I)2160186015601260960660360I1/(kJ·mol-1)原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一主族元素，从上往下，电离能逐渐减小。同一副族元素，从上往下，电离能略有增大。辽宁省精品资源共享课电离能(I)2160I1/(kJ·mol-1)原子序数HeN16第一电子亲合能(EA1)——基态气态原子得到一个电子形成气态阴离子所放出的能量。O(g)+e-→O-(g)EA1=-141kJ·mol-1第二电子亲合能(EA2)——氧化数为-1的气态阴离子得到一个电子形成氧化数为-2的气态阴离子所放出的能量。O-(g)+e-→O2-(g)EA2=+780kJ·mol-1其余依次类推......基态气态原子得到电子变为气态阴离子，所放出的能量。电子亲合能(EA)电子亲合能用来衡量气态原子得电子的难易电子亲合能代数值越小,原子越易得到电子;电子亲合能代数值越大,原子越难得到电子.第一电子亲合能(EA1)——基态气态原子得到一个电子形成气态175-4-3电负性(χp)分子中元素原子吸引电子的能力以最活泼非金属元素原子χP(F)=4.0为基础，计算其它元素原子的电负性值。电负性越大,元素原子吸引电子能力越强,即

元素原子越易得到电子,越难失去电子;电负性越小,元素原子吸引电子能力越弱,即

元素原子越难得到电子,越易失去电子。辽宁省精品资源共享课5-4-3电负性(χp)分子中元素原子吸引电子的能力电负性18ⅠA一H2.1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA二Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三Na0.9Mg1.2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2电负性说明：1.鲍林电负性是一个相对值,无单位;2.现已有多套电负性数据,应尽可能采用

同一套数据。ⅠA一HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA二LiBeBCNOF三NaM194.03.53.02.52.01.51.00.5χp原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs

同一周期，从左到右,电负性逐渐增大。

同一主族，从上到下,电负性逐渐减小。

同一副族，从上到下,

ⅢB~ⅤB电负性逐渐减小，ⅥB~ⅡB电负性逐渐增大。辽宁省精品资源共享课4.0χp原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs205-4-4元素的氧化数主族元素氧化数:最高氧化数＝价电子数＝族号族价层电子构型价电子总数主要氧化数最高氧化数ⅠAns11+1+1ⅡAns22+2+2ⅢAns2np13+3+3ⅣAns2np24+4、+2+4ⅤAns2np35+5、+3+5ⅥAns2np46+6、+4、-2+6ⅦAns2np57+7、+5、+3、+1、-1+7辽宁省精品资源共享课5-4-4元素的氧化数主族元素氧化数:最高氧化数＝价电子数21副族元素氧化数族ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦB第四周期ScTiVCrMn价层电子构型3d14s23d24s23d34s23d44s23d54s2价电子数34567最高氧化数+3+4+5+6+7ⅢB~ⅦB族：最高氧化数＝价电子数＝族数Ⅷ族、ⅠB族：氧化数变化不规律ⅡB族：最高氧化数＝价电子数＝族数=+2辽宁省精品资源共享课副族元素氧化数族ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦB第四周期ScTiVCrM225-4-5元素的金属性和非金属性金属性——在化学反应中失去电子,变为低正氧化数阳离子的特性非金属性——在化学反应中得到电子,变为阴离子的特性判断金属性：电负性、电离能元素的电负性越小或电离能越小金属性越强非金属性：电负性、电子亲合能元素的电负性越大或电子亲合能越小非金属性越强辽宁省精品资源共享课5-4-5元素的金属性和非金属性金属性——在化学反应中失去23变化规律同一周期,从左到右,元素原子的电负性增大,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。同一主族,自上而下,元素原子的电负性减小,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。ⅢB~ⅤB,同一副族,自上而下,元素原子的

电负性减小,金属性增强;ⅣB~ⅡB,同一副族,自上而下,元素原子的

电负性增大,金属性减弱。辽宁省精品资源共享课变化规律同一周期,从左到右,元素原子的电负性增大,同一主族,24小结原子性质rIχ金属性非金属性主族元素同周期从左向右减小增大增大减弱增强同族自上而下显著增大减小减小增强减弱原子性质rIχ金属性副族元素同周期从左向右略有减小不规律增大减弱同族自上而下略有增大不规律ⅢB~ⅤB减小增强ⅣB~ⅡB增大减弱辽宁省精品资源共享课小结原子性质rIχ金属性非金属性主族元素同周期减增增减增同族25第四节原子性质的周期性辽宁省精品资源共享课第四节原子性质的周期性辽宁省精品资源共享课26

原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些性质呈周期性变化。(如原子半径、电离能、电子亲合能、电负性)辽宁省精品资源共享课原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些275-4-1原子半径共价半径——两个相同原子形成共价键时，其核间距离的一半。定义d=198pmr(Cl)=99pmd=154pmr(C)=77pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径共价半径——两个相同原子形成共价键定义d285-4-1原子半径金属半径——金属单质晶体中，两个相邻金属原子核间距离的一半。定义d=256pmr(Cu)=128pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径金属半径——金属单质晶体中，两个相邻定义295-4-1原子半径范德华半径——分子晶体中，两个相邻分子核间距离的一半。定义d=320pmr(Ne)=160pm辽宁省精品资源共享课5-4-1原子半径范德华半径——分子晶体中，两个相邻定义d30IA0一H37IIAⅢAIVAⅤAVIAⅦAHe122二Li152Be111B88C77N70O66F64Ne160三Na168Mg160ⅢBIVBVBVIBⅦBⅧIBIIBAl143Si117P110S104Cl99Ar191四K227Ca197Sc161Ti145V132Cr125Mn124Fe124Co125Ni125Cu128Zn133Ga122Ge122As121Se117Br114Kr198五Rb248Sr215Y181Zr160Nb143Mo136Tc136Ru133Rh135Pa138Ag144Cd149In163Sn141Sb141Te137I133Xe217六Cs265Ba217La173Hf159Ta143W137Re137Os134Ir136Pt136Au144Hg160Tl170Pb175Bi155Po153AtRn变化规律非金属为共价半径、金属为金属半径、稀有气体为范德华半径辽宁省精品资源共享课IA0一HIIAⅢAIVAⅤAVIAⅦAHe二LiBeBCN3126021016011060原子半径/pm族号同一周期的d区元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径略有减小。IB族开始，反而有所增加。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一周期的d区元素,自左到右,随3226021016011060原子半径/pm族号同一周期的主族元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径逐渐减小。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一周期的主族元素,自左到右,随33镧系元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径总的趋势缓慢减小，即镧系收缩。210200190180170原子半径/pm原子序数辽宁省精品资源共享课镧系元素,自左到右,随核电荷的增加,原子半径总的趋势缓3426021016011060原子半径/pm族号由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族元素(如Zr与Hf、Nb与Ta、Mo与W)性质极为相似。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族3526021016011060原子半径/pm族号同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐增大。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐3626021016011060原子半径/pm族号同一副族元素(除ⅢB外),自上往下,原子半径一般略有增大。五、六周期同族元素原子半径十分相似。辽宁省精品资源共享课260原子半径/pm族号同一副族元素(除ⅢB外),自上往下,375-4-2电离能和电子亲合能第一电离能(I1)——基态的中性气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的能量。Mg(g)-e-→Mg+(g)I1=△H1=738kJ·mol-1第二电离能(I2)——氧化数为+1的气态阳离子失去一个电子形成氧化数为+2的气态阳离子所需的能量。Mg+(g)-e-→Mg2+(g)I2=△H2=1451kJ·mol-1其余依次类推......基态气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离能(I)5-4-2电离能和电子亲合能第一电离能(I1)——基态的中38气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离能(I)Mg(g)-e-→Mg+(g)InIn/(kJ·mol-1)I1737.7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1<I2<I3<I4<......Mg+(g)-e-→Mg2+(g)......电离能用来衡量气态原子失去电子的难易电离能越小，原子越易失去电子；电离能越大，原子越难失去电子。气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗39电离能(I)2160186015601260960660360I1/(kJ·mol-1)原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期主族元素，从左到右，电离能逐渐增大。同一周期副族元素，从左到右，电离能变化不规律。辽宁省精品资源共享课电离能(I)2160I1/(kJ·mol-1)原子序数HeN40电离能(I)2160186015601260960660360I1/(kJ·mol-1)原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一主族元素，从上往下，电离能逐渐减小。同一副族元素，从上往下，电离能略有增大。辽宁省精品资源共享课电离能(I)2160I1/(kJ·mol-1)原子序数HeN41第一电子亲合能(EA1)——基态气态原子得到一个电子形成气态阴离子所放出的能量。O(g)+e-→O-(g)EA1=-141kJ·mol-1第二电子亲合能(EA2)——氧化数为-1的气态阴离子得到一个电子形成氧化数为-2的气态阴离子所放出的能量。O-(g)+e-→O2-(g)EA2=+780kJ·mol-1其余依次类推......基态气态原子得到电子变为气态阴离子，所放出的能量。电子亲合能(EA)电子亲合能用来衡量气态原子得电子的难易电子亲合能代数值越小,原子越易得到电子;电子亲合能代数值越大,原子越难得到电子.第一电子亲合能(EA1)——基态气态原子得到一个电子形成气态425-4-3电负性(χp)分子中元素原子吸引电子的能力以最活泼非金属元素原子χP(F)=4.0为基础，计算其它元素原子的电负性值。电负性越大,元素原子吸引电子能力越强,即

元素原子越易得到电子,越难失去电子;电负性越小,元素原子吸引电子能力越弱,即

元素原子越难得到电子,越易失去电子。辽宁省精品资源共享课5-4-3电负性(χp)分子中元素原子吸引电子的能力电负性43ⅠA一H2.1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA二Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三Na0.9Mg1.2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2电负性说明：1.鲍林电负性是一个相对值,无单位;2.现已有多套电负性数据,应尽可能采用

同一套数据。ⅠA一HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA二LiBeBCNOF三NaM444.03.53.02.52.01.51.00.5χp原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs

同一周期，从左到右,电负性逐渐增大。

同一主族，从上到下,电负性逐渐减小。

同一副族，从上到下,

ⅢB~ⅤB电负性逐渐减小，ⅥB~ⅡB电负性逐渐增大。辽宁省精品资源共享课4.0χp原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs455-4-4元素的氧化数主族元素氧化数:最高氧化数＝价电子数＝族号族价层电子构型价电子总数主要氧化数最高氧化数ⅠAns11+1+1ⅡAns22+2+2ⅢAns2np13+3+3ⅣAns2np2