核外电子排布的周期性和元素性质递变的关系  我们已经研究了原子核外电子排布的情况.图3·8中从氢到钾这19个元素的原子结构示意图,是按照它们核电荷数从小到大的顺序而排列的.也就是说,某元素的核电荷是几它排列的顺序数就是几.我们把元素按照它们的核电荷数从小到大进行排列的顺序数,叫做原子序数.例如,氢原子的核电荷数是1,排在第1,所以它的原子序数是1.氮原子的核电荷数是2,排在第2,所以它的原子序数是2.钾原子的核电荷数是19,排在第19,所以它的原子序数是19,等等.显然,原子序数就是原子的核电荷数。

    从图3·8还可以看到,随着原子序数(即核电荷数)的递增,原子最外层电子数的增加是有一定的规律的,这就是:第一横列里,从氢到氮,最外层电子数从1个增加到2个;第二横列里,从锂到氖,最外层电子数从1个依次递增到8个;第三横列里,从钠钠到氩,和第二横列里的一样,最外层电子数也是从1个依次递增到8个.如果我们把这个图里未列出的元素,也按它们原子序数递增顺序排列下去,同样可以发现,它们的最外电子层里的电子数也总是由1个递增到8个,由此可知,随着各元素的原子序数的依次递增,它们的原子的最外层电子数就呈现出周期性的变化.

    在上面二节的学习中,我们清楚地看到,元素的性质和电子层的结构,特别是最外层电子数有着密切的关系.所以原子的最外层电子数的周期性变化,也必然会表现在各种元素和它的化合物的性质上.现在我们把原子序数1~18的各元素的化合价、金属性质和非金属性质,以及它们最高价氧化物的水化物的酸碱性等,列于表3·3。

    从表3·3里可以看到,随着原子序数的递增,元素和它们的化合物的性质,有规律地变化着.

    我们先看从锂到氖这8个元素性质的变化。

.   1.化合价正化合价逐渐增大.从碳开始出现了负化合价,并且负化合价从一4(碳)逐渐变化到一1(氟);最后一个元素氖的化合价是零。

    2.金属性和非金属性锂是一个非常活动的金属，铍的金属活动性比锂弱,硼已经主要表现出非金属性质,硼后面的四个元素碳、氮、氧、氟都是非金属,而非金属性质依次增强,氟是一个非常活动的非金属元素.所以,从锂到氟,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强强,最后一个元素氖,既没有金属的性质,也没有非金属的性质。

    3.氧化物的水化恸的酸碱性第一个元素钾的氧化物的水化物(即工iOH)是一个强碱,而而第三个元素硼的氧化物的水化物(即HI3BO3)已是一个弱酸,到了后面第五个元素氮,它的氧化物的水化物(即HNO3)已是一个强酸了.所以,随着原子序数的逐渐増大,各元素的氧化物物的水化物,碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强。

    如果再来看一看紧跟在氖后面的8个元素(即从钠到瓴)性质的变化,我们就不难发现,这8个元素的化合价、金属性质和非金属性质以及氧化物的水化物的酸碱性等方面,都和从锂到氖这8个元素同样地变化着.

    所以可以说,元素和它们的化合物的性质,随着原子序数的递增而变化着.但是这种变化并不是连续不断地变下去,而是每隔一定数目的元素,后面的元素的性质基本上重复出现着前面元素的性质,也就是说,元素性质的变化是周期性的.如果把从锂到氖和从钠到氩各排成一排,并使性质相似的元素上下对齐,那末,元素性质的周期性变化就能看得更清楚了。

‍ LI Be B  C  N O F Ne

 Na Mg Al Si P S C1 A‍

    这两排元素都是从一种最活动的金属开始,以一种惰性气体结尾.上下对齐的元素,如锂与钠,铍与镁,……,它们都具有相似的性质.

    如果根据氢的化合价是1,氨的化合价是0的特点,把它们各放在相同化合价的元素锂和氖的上面面,这样就如图3·8的排列.这使我们清楚地看到,元素性质周期性的递变,是原子核外电子排布的周期性的反映.

    原子序数在18以后的元素的性质,同样地起着周期性变化,从原子序数是19的钾元素起,新的一排元素又开始了.御的性质跟钠的性质相似,原子序数是20的钙的性质眼镁的性质相似,.....

    元素周期律  根据以上的叙述,我们可以概括出元素性质变化的规律,这个规律就叫做元素周期律.就是:元素以及它们所形成的单质和化合物的性质,都随着元素的原子序数(核电荷数)的递增而有周期性的变化.

    元素周期律是在1869年俄国化学家门捷列夫吸取前人和群众实践的经验教训训的基础上发现的.他根据当时己知的元素(仅63种)和从大量的实验事实的分析和概括,得出:元素以及由它所组成的单质和化合物的性质,都随着元素的原子量的递增而有周期性的变化.当时由于人们对原子的内部结构还没有充分认识和研究,所以门捷列夫只能以元素的原子量着手,从原子量的递变来研究元素性质的变化.今天,人们对原子的内部结构已有了进一步的认识,知道了元素原子量的递增与原子核内质子数的递增有着密切的关系,因此就可以更本质地来说明元素的性质所以具有周期性变化的真正原因,这就是由于元素的原子随着核电荷数的递增,核外电子(主要指最外层上的电子)周期性地重复着同样排布的缘故.

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