德米特里?伊萬諾維奇?門捷列夫(1834-1907)是俄羅斯偉大的化學(xué)家,自然科學(xué)基本定律化學(xué)元素周期表的創(chuàng)始人。
概念:
根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì),將已知的100多種元素按原子序數(shù)(數(shù)值上等于核電荷數(shù))科學(xué)有序地排列起來所得的表,叫元素周期表。在周期表中,用不同的顏色對金屬元素、非金屬元素做了分區(qū)。
元素周期表的意義及應(yīng)用:
①是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的重要工具。
②為尋找新元素提供了理論依據(jù)。
③由于元素周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相似,啟發(fā)人們在元素周期表的一定區(qū)域內(nèi)尋找新物質(zhì)(如半導(dǎo)體材料、農(nóng)藥、催化劑等)。
元素周期表的規(guī)律:
①元素周期表有7個周期,16個族。每一個橫行叫作一個周期,每一個縱行叫作一個族。這7個周期又可分成短周期(1、2、3)、長周期(4、5、6)和不完全周期(7)。共有16個族,又分為7個主族(ⅠA-ⅦA),7個副族(ⅠB-ⅦB),一個第ⅧB族,一個零族。元素在周期表中的位置不僅反映了元素的原子結(jié)構(gòu),也顯示了元素性質(zhì)的遞變規(guī)律和元素之間的內(nèi)在聯(lián)系。
②同一周期內(nèi),從左到右,元素核外電子層數(shù)相同,最外層電子數(shù)依次遞增,原子半徑遞減(零族元素除外)。失電子能力逐漸減弱,獲電子能力逐漸增強(qiáng),金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。元素的最高正氧化數(shù)從左到右遞增(沒有正價的除外),最低負(fù)氧化數(shù)從左到右遞增(第一周期除外,第二周期的O、F元素除外)。
③同一族中,由上而下,最外層電子數(shù)相同,核外電子層數(shù)逐漸增多,原子序數(shù)遞增,元素金屬性遞增,非金屬性遞減。
位置關(guān)系:
1. 原子半徑
(1)除第1周期外,其他周期元素(惰性氣體元素除外)的原子半徑隨原子序數(shù)的遞增而減。
(2)同一族的元素從上到下,隨電子層數(shù)增多,原子半徑增大。
元素化合價
(1)除第1周期外,同周期從左到右,元素最高正價由堿金屬+1遞增到+7,非金屬元素負(fù)價由碳族-4遞增到-1(氟無正價,氧無+6價,除外);
(2)同一主族的元素的最高正價、負(fù)價均相同。
2. 單質(zhì)的熔點
(1)同一周期元素隨原子序數(shù)的遞增,元素組成的金屬單質(zhì)的熔點遞增,非金屬單質(zhì)的熔點遞減;
(2)同一族元素從上到下,元素組成的金屬單質(zhì)的熔點遞減,非金屬單質(zhì)的熔點遞增。
元素的金屬性
(1)同一周期的元素從左到右金屬性遞減,非金屬性遞增;
(2)同一主族元素從上到下金屬性遞增,非金屬性遞減。
3. 水化物酸堿性
元素的金屬性越強(qiáng),其最高價氧化物的水化物的堿性越強(qiáng);元素的非金屬性越強(qiáng),最高價氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)。
4. 非金屬氣態(tài)
元素非金屬性越強(qiáng),氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。同周期非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物水溶液一般酸性越強(qiáng);同主族非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性越弱。
5. 單質(zhì)的氧化
一般元素的金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的還原性越強(qiáng),其氧化物的氧離子氧化性越弱;元素的非金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng),其單原子陰離子的還原性越弱。
6. 元素位置推斷
(1)元素周期數(shù)等于核外電子層數(shù);
(2)主族元素的序數(shù)等于最外層電子數(shù);
(3)確定族數(shù)應(yīng)先確定是主族還是副族,其方法是采用原子序數(shù)逐步減去各周期的元素種數(shù),即可由最后的差數(shù)來確定。最后的差數(shù)就是族序數(shù),差為8、9、10時為VIII族,差數(shù)大于10時,則再減去10,最后結(jié)果為族序數(shù)。
根據(jù)各周期所含的元素種類推斷,用原子序數(shù)減去各周期所含的元素種數(shù),當(dāng)結(jié)果為“0”時,為零族;當(dāng)為正數(shù)時,為周期表中從左向右數(shù)的縱行,如為“2”則為周期表中從左向右數(shù)的第二縱行,即第ⅡA族;當(dāng)為負(fù)數(shù)時其主族序數(shù)為8+結(jié)果。所以應(yīng)熟記各周期元素的種數(shù),即2、8、8、18、18、32、32。如:114號元素在周期表中的位置114-2-8-8-18-18-32-32=-4,8+(-4)=4,即為第七周期,第ⅣA族。 稀有氣體元素 牢記稀有氣體元素的原子序數(shù):2、10、18、36、54、86,通過稀有氣體的位置,為某已知原子序數(shù)的元素定位。如:要推知33號元素的位置,因它在18和36之間,所以必在第4周期,由36號往左數(shù),應(yīng)在ⅤA族。
7. 稀有氣體元素
牢記稀有氣體元素的原子序數(shù):2、10、18、36、54、86,通過稀有氣體的位置,為某已知原子序數(shù)的元素定位。如:要推知33號元素的位置,因它在18和36之間,所以必在第4周期,由36號往左數(shù),應(yīng)在ⅤA族。
8. 堿金屬性質(zhì):
堿金屬 | 顏色和狀態(tài) | 密度(g/cm^3;) | 熔點(℃) | 沸點(℃) |
Li | 銀白色,柔軟 | 0.534 | 180.5 | 1347 |
Na | 銀白色,柔軟 | 0.97 | 97.81 | 882.9 |
K | 銀白色,柔軟 | 0.86 | 63.65 | 774 |
Rb | 銀白色,柔軟 | 1.532 | 38.89 | 688 |
Cs | 略帶金色光澤,柔軟 | 1.879 | 28.40 | 678.4 |
2.氧化性:Li>Na>K,Rb>Cs
3.堿金屬元素能與水,氧氣反應(yīng)生成堿或堿性氧化物
記憶技巧:
1. 性質(zhì)記憶
化學(xué)元素化學(xué)元素(43張)
(1)1-20號元素
我是氫,我最輕,火箭靠我運衛(wèi)星; 我是氦,我無賴,得失電子我最菜; 我是鋰,密度低,遇水遇酸把泡起; 我是鈹,耍賴皮,雖是金屬難電離; 我是硼,有點紅,論起電子我很窮; 我是碳,反應(yīng)慢,既能成鏈又成環(huán); 我是氮,我阻燃,加氫可以合成氨; 我是氧,不用想,離開我就憋得慌; 我是氟,最惡毒,搶個電子就滿足; 我是氖,也不賴,通電紅光放出來; 我是鈉,脾氣大,遇酸遇水就火大; 我是鎂,最愛美,攝影煙花放光輝; 我是鋁,常溫里,濃硫酸里把澡洗; 我是硅,色黑灰,信息元件把我堆; 我是磷,害人精,劇毒列表有我名; 我是硫,來歷久,沉淀金屬最拿手; 我是氯,色黃綠,金屬電子我搶去; 我是氬,活性差,霓虹紫光我來發(fā); 我是鉀,把火加,超氧化物來當(dāng)家; 我是鈣,身體愛,骨頭牙齒我都在;
(2)20號元素之后
我是鈦,過渡來,航天飛機(jī)我來蓋; 我是鉻,正六鉻,酒精過來變綠色; 我是錳,價態(tài)多,七氧化物爆炸猛; 我是鐵,用途廣,不銹鋼喊我叫爺; 我是銅,色紫紅,投入硝酸氣棕紅; 我是砷,顏色深,三價元素奪你魂; 我是溴,揮發(fā)臭,液態(tài)非金我來秀; 我是銣,堿金屬,沾水煙花鉀不如; 我是碘,升華煙,遇到淀粉藍(lán)點點; 我是銫,金黃色,入水爆炸容器破; 我是鎢,高溫度,其他金屬早嗚呼; 我是金,很穩(wěn)定,扔進(jìn)王水影無形; 我是汞,有劇毒,液態(tài)金屬我為獨; 我是鈾,濃縮后,造原子彈我最牛; 我是鎵,易融化,沸點很高難蒸發(fā); 我是銦,軟如金,輕微放射宜小心; 我是鉈,能脫發(fā),投毒出名看清華; 我是鍺,可晶格,紅外窗口能當(dāng)殼; 我是硒,補(bǔ)人體,口服液里有玄機(jī); 我是鉛,能儲電,子彈頭里也出現(xiàn)。
2. 周期記憶
第一周期:氫氦----侵害 第二周期:鋰鈹硼碳氮氧氟氖----鯉皮捧碳蛋養(yǎng)福奶 第三周期:鈉鎂鋁硅磷硫氯氬----那美女桂林留綠牙(那美女鬼流露綠牙) 第四周期:鉀鈣鈧鈦釩鉻錳----嫁改康太反革命 鐵鈷鎳銅鋅鎵鍺----鐵姑捏痛新嫁者 砷硒溴氪----生氣休克 第五周期:銣鍶釔鋯鈮----如此一告你 鉬锝釕----不得了 銠鈀銀鎘銦錫銻----老把銀哥印西堤 碲碘氙----地點仙 第六周期:銫鋇鑭鉿----(彩)色貝(殼)藍(lán)(色)河 鉭鎢錸鋨----但(見)烏(鴉)(引)來鵝 銥鉑金汞鉈鉛----一白巾供它牽 鉍釙砹氡----必不愛冬(天) 第七周期:鈁鐳錒----防雷。
3. 族記憶
氫鋰鈉鉀銣銫鈁??請李娜加入私訪 鈹鎂鈣鍶鋇鐳??媲美蓋茨被雷 硼鋁鎵銦鉈??碰女嫁音他 碳硅鍺錫鉛??探歸者西遷 氮磷砷銻鉍??蛋臨身體閉 氧硫硒碲釙??養(yǎng)牛西蹄撲 氟氯溴碘砹??父女繡點愛 氦氖氬氪氙氡??害耐亞克先動
元素周期表圖:
元素周期表的結(jié)構(gòu):
①每一橫行(周期):元素周期表每一橫行叫做一個周期.共有7個橫行,即7個周期。每個周期開頭是金屬元素(第一周期除外),靠近尾部是非金屬元素,結(jié)尾的是稀有氣體元素。同一周期元素的原子具有相同的電子層數(shù)。
②每一縱行(族):元素周期表共有18個縱行,每一個縱行叫做一個族(第8,9,10三個縱行共同組成一個族),共有16個族。
③每一格:在元素周期表中,每一種元素均占據(jù)一格。對于每一格,均包含元素的原子序數(shù)、元素符號、元素名稱、相對原了質(zhì)量等內(nèi)容,如下圖所示:
元素周期律:
1. 概念:元素周期律,指元素的性質(zhì)隨著元素的原子序數(shù)(即原子核外電子數(shù)或核電荷數(shù))的增加呈周期性變化的規(guī)律。周期律的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)系統(tǒng)化過程中的一個重要里程碑。
2. 內(nèi)容:元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的遞變規(guī)律。隨著原子序數(shù)的增加,元素的性質(zhì)呈周期性的遞變規(guī)律:在同一周期中,元素的金屬性從左到右遞減,非金屬性從左到右遞增,在同一族中,元素的金屬性從上到下遞增,非金屬性從上到下遞減;同一周期中,元素的最高正價氧化物從左到右遞增(沒有正價的除外),最低負(fù)價氧化物從左到右逐漸增高;同一族的元素性質(zhì)相近。主族元素同一周期中,原子半徑隨著原子序數(shù)的增加而減小。同一族中,原子半徑隨著原子序數(shù)的增加而增大。如果粒子的電子構(gòu)型相同,則陰離子的半徑比陽離子大,且半徑隨著電荷數(shù)的增加而減小。(如O2->F->Na+>Mg2+)
3. 本質(zhì):元素核外電子排布的周期性決定了元素性質(zhì)的周期性。
4. 具體規(guī)律:
(1)原子半徑
同一周期(稀有氣體除外),從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的半徑遞減;同一族中,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子半徑遞增。 (注):陰陽離子的半徑大小辨別規(guī)律 由于陰離子是電子最外層得到了電子而陽離子是失去了電子
所以,總的說來(同種元素)
①陽離子半徑原子半徑
②陰離子半徑>陽離子半徑
③或者一句話總結(jié),對于具有相同核外電子排布的離子,原子序數(shù)越大,其離子半徑越小。(不適合用于稀有氣體)
(2)主要化合價
同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的最高正化合價遞增(從+1價到+7價),第一周期除外,第二周期的O、F(O,F(xiàn)無正價)元素除外; 最低負(fù)化合價遞增(從-4價到-1價)第一周期除外,由于金屬元素一般無負(fù)化合價,故從ⅣA族開始。 元素最高價的絕對值與最低價的絕對值的和為8
(3)金屬性
同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的金屬性遞減,非金屬性遞增;
a.單質(zhì)氧化性越強(qiáng),對應(yīng)陰離子還原性越弱。
b.單質(zhì)與氫氣反應(yīng)越容易(劇烈)。
c.其氫化物越穩(wěn)定。
d.最高價氧化物對應(yīng)水化物(含氧酸)酸性越強(qiáng)。 同一族中,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的金屬性遞增,非金屬性遞減;
a.單質(zhì)還原性越強(qiáng),對應(yīng)陽離子氧化性越弱。
b.單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越容易(劇烈)。
c.最高價氧化物對應(yīng)水化物(氫氧化物)堿性越強(qiáng)。
(4)氧化性
同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的非金屬性增強(qiáng),單質(zhì)的氧化性增強(qiáng),還原性減弱;所對應(yīng)的簡單陰離子的還原性減弱,簡單陽離子的氧化性增強(qiáng)。 同一族中,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的金屬性增強(qiáng),單質(zhì)的氧化性減弱,還原性增強(qiáng);所對應(yīng)的簡單陰離子的還原性增強(qiáng),簡單陽離子的氧化性減弱。 元素單質(zhì)的還原性越強(qiáng),金屬性就越強(qiáng);單質(zhì)氧化性越強(qiáng),非金屬性就越強(qiáng)。
(5)酸堿性
同一周期中,從左到右,元素最高價氧化物所對應(yīng)的水化物的酸性增強(qiáng)(堿性減弱); 同一族中,從上到下,元素最高價氧化物所對應(yīng)的水化物的堿性增強(qiáng)(酸性減弱)。
(6)與氫結(jié)合
同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,單質(zhì)與氫氣化合逐漸容易; 同一族中,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增,單質(zhì)與氫氣化合逐漸困難。
(7)穩(wěn)定性
同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)的遞增,元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強(qiáng); 同一族中,從上到下,隨著原子序數(shù)的遞增,元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性減弱。
(8)此外還有一些對元素金屬性、非金屬性的判斷依據(jù),可以作為元素周期律的補(bǔ)充: 隨著從左到右價層軌道由空到滿的逐漸變化,元素也由主要顯金屬性向主要顯非金屬性逐漸變化。 隨同一族元素中,由于周期越高,電子層數(shù)越多,原子半徑越大,對核外電子的吸引力減弱,越容易失去,因此排在下面的元素一般比上面的元素金屬性更強(qiáng)。
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