(完整版)同主族元素性质的递变规律

元素周期律和元素周期表一、元素周期律及其应用1、元素周期律实质：元素性质随着原子序数的递增呈现周期性变化，其本质原因是元素的原子核外电子排布呈周期律变化。

2、元素周期表中主族元素性质的递变规律（1）最外层电子数：同一周期，从左至有依次增加；同一主族，不变。

（2）电子层数：同一周期，不变；同一主族，从左至有依次增加。

（3）原子半径：同一周期，从左至右，原子半径减小；同一主族，从上至小至有依次增大。

（4）失电子能力：同一周期，从左至右，逐渐增大；同一主族，从上至小至有依次减弱。

（5）得电子能力：同一周期，从左至右，逐渐减弱；同一主族，从上至小至有依次递增。

（6）主要化合价：同一周期，最该正价=族序数（O、F外）；同一主族，最该正价=族序数（O、F外）（7）最高价氧化物对应水的酸碱性：同一周期，从左至右，酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱；同一主族，从上至下，酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。

（8）气态氢化物：同一周期，从左至右，形成难度逐渐减弱，气态氢化物稳定逐渐增强；同一主族，从上至下，形成难度最近增大，气态氢化物稳定性逐渐减弱。

二、元素周期表的及其用1、周期：具有相同的电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列而成的一个横行，叫做一个周期，族：在周期表中，将最外层电子数相同的元素按原子序数递增的顺序排成的纵行叫做一个族。

2、元素周期表结构（1）元素周期表中共有7个周期，其分类如下：短周期(3个)：包括第一、二、三周期，分别含有2、8、8种元素周期（7个）长周期(3个)：包括第四、五、六周期，分别含有18、18、32种元素不完全周期：第七周期，共26种元素(1999年又发现了114、116、118号三种元素)（2）第六周期中的57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu)共15种元素，因其原子的电子层结构和性质十分相似，总称镧系元素。

第七周期中的89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr)共15种元素，因其原子的电子层结构和性质十分相似，总称锕系元素。

第二单元元素性质的递变规律【学海导航】元素的性质随着核电荷数的递增而呈现周期性的变化，这个规律叫做元素周期律。

一、原子核外电子排布的周期性元素按原子序数递增的顺序依次排列时，原子的最外层上的电子数，由1（s1）到8（s2p6）,呈现出周期性变化。

相应于这种周期性变化，每周期以碱金属开始，以稀有气体结束。

元素的化学性质，主要取决于元素原子的电子结构，特别是最外层电子结构。

所以元素性质的周期性，来源于原子电子层结构的周期性。

根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d 区、ds区、f区。

二、元素第一电离能的周期性变化1、定义：从气态的基态原子中移去一个电子变成＋1价气态阳离子所需的最低能量，称为第Ⅰ电离能。

常用符号I1表示。

M（g）→ M+（g）+ e-,＋1价气态阳离子移去一个电子变成＋2价气态阳离子所需的最低能量，称为第Ⅱ电离能。

依次类推。

元素的第一电离能越小，表示它越容易失去电子，即该元素的金属性越强。

2、影响电离能的因素电离能的大小主要取决于原子的核电荷、原子半径及原子的电子构型。

一般说来，核电荷数越大，原子半径越小，电离能越大。

另外，电子构型越稳定，电离能也越大。

3. 电离能的周期性变化同周期中, 从左向右，核电荷数增大，原子半径减小, 核对电子的吸引增强, 愈来愈不易失去电子, 所以 I 总的趋势是逐渐增大。

但有些元素（如Be、Mg、N、P等）的电离能比相邻元素的电离能高些，这主要是这些元素的最外层电子构型达到了全充满或半充满的稳定构型。

同主族元素自上而下电离能依次减小。

但在同一副族中，自上而下电离能变化幅度不大，且不甚规则。

4.电离能与价态之间的关系失去电子后, 半径减小, 核对电子引力大, 更不易失去电子, 所以有: I1 < I2 < I3 < I4…., 即电离能逐级加大.三、元素电负性的周期性变化1、定义：电负性: 表示一个元素的原子在分子中吸引电子的能力. 元素的电负性越大，表示原子吸引成键电子的能力越强，该元素的非金属性也就越强；电负性越小，该元素的金属性越强。

元素周期表中主族元素性质递变规律金属性强弱的判断依据1．单质跟水或酸反应置换出氢的难易程度(或反应的剧烈程度)：反应越容易，说明其金属性越强。

2．最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，说明其金属性越强，反之则越弱。

3．金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律，金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙，说明甲的金属性比乙强。

4．金属活动性顺序按Au顺序，金属性逐渐减弱。

5．元素周期表中，同周期元素从左至右金属性逐渐减弱；同主族元素从上至下金属性逐渐增强。

6．原电池中的正负极：一般情况下，活泼金属作负极。

7．金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强．对应金属的金属性就越弱。

非金属性强弱的判断依据:1．同周期元素，从左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强；同主族元素，从上到下，随着陔电荷数的增加，非金属性减弱。

2．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强，其元素的非金属性也越强，反之则越弱。

3．气态氢化物的稳定性：稳定性越强，非金属性越强。

4．单质跟氢气化合的难易程度：越易与H2反应，说明其非金属性越强。

5．与盐溶液之间的置换反应：非金属元素甲的单质能从非金属乙的盐溶液中置换出乙，说明甲的非金属性比乙强。

如，说明溴的非金属性比碘强。

6．相互化合后的价态：如，说明O 的非金属性强于S。

7．其他：如CuCl2，所以C1的非金属性强于S。

•元素周期律定义:元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期律。

实质:元素性质随原子序数递增呈现周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。

元素周期表中主族元素性质递变规律:微粒半径大小的比较方法：1．同周期元素的微粒同周期元素的原子或最高价阳离子半径随核电荷数增大而减小(稀有气体元素除外)，如半径：Na>Mg >Al，Na+>Mg2+‘>Al3+。

2．同主族元素的微粒同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而增大，如半径：3．电子层结构相同的微粒电子层结构相同(核外电子排布相同)的微粒半径随核电荷数的增加而减小，如半径：(上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的最高价阳离子有此规律)。

Al3+／Al，-1.66V）。

②铍和铝经浓硝酸处理都表现钝化，而其它碱土金属均易与硝酸反应。

③铍和铝都是两性金属，既能溶于酸也能溶于碱。

④氢氧化物均为两性，而其它碱土金属氢氧化物均为碱性。

⑤BeO和Al2O3都有高熔点和高硬度。

⑥铝和铍的氯化物是共价分子，能通过氯桥键形成双聚分子，易升华、易聚合，易溶于有机溶剂。

3、硼和硅的相似性。

B和Si虽是不同族元素，在周期表中处于相邻族的对角位置，由于离子极化作用相近(Si4+电荷高一些，但半径大；B3+电荷低一些，但半径小)，性质上有许多相似之处。

①单质晶体都是高熔点原子晶体；与键强度相关。

②在自然界均以含氧化合物存在。

③卤化物都彻底水解，生成含B─O，Si─O键的化合物（硅酸、硼酸）④都有一系列氢化物，氢化物均有挥发性，不稳定。

⑤含氧酸都是弱酸，含氧酸盐都易水解对角线规则是从有关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规律；对此可以用离子极化的观点加以粗略的说明。

同一周期最外层电子构型相同的金属离子，从左至右随离子电荷的增加而引起极化作用的增强；同一族电荷相同的金属离子，自上而下随离子半径的增大而使得极化作用减弱。

因此，处于周期表中左上右下对角线位置上的邻近两个元素，由于电荷和半径的影响恰好相反，它们的离子极化作用比较相近，从而使它们的化学性质比较相似。

由此反映出物质的结构与性质之间的内在联系。

三. 周期表中的变化规律(一) 同一元素：r -离子>r原子>r+离子>r2+离子(二) 同一周期1. 短周期:每一个短周期从左到右,有效核电荷依次增大,所以原子半径依次递减.2. 长周期:过渡元素自左至右,电子逐一填入(n-1)d层,而它对核的屏蔽作用较小,所以自左向右半径减小的幅度不如主族元素那么大.3. 内过渡元素:电子填入再次外层的(n-2)f层,由于f电子对核的屏蔽作用更小,使得原子半径由左至右收缩的平均幅度更小.比较短周期和长周期,相邻元素原子半径减小的平均幅度大致是非过渡元素＞过渡元素＞内过渡元素（~10pm）（~5pm）（＜1pm）(三) 同一族1. 主族：同一主族由上而下,原子半径一般是增大的.因为同族元素原子由上而下电子层数增多,所以半径由上至下依次增大.2. 副族：副族元素由上至下,原子半径增大的幅度较小,特别是五,六周期的同族元素原子半径非常接近,这是由于后面要提到的镧系收缩效应所造成的结果.特殊元素集锦1、最活泼的金属元素、最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素、阳离子氧化性最弱的元素是铯（Cs）。

元素周期表中元素及其化合物的递变性规律1 原子半径（1）除第1 周期外，其他周期元素（惰性气体元素除外）的原子半径随原子序数的递增而减小；（2 ）同一族的元素从上到下，随电子层数增多，原子半径增大。

注意：原子半径在VIB 族及此后各副族元素中出现反常现象。

从钛至锆，其原子半径合乎规律地增加，这主要是增加电子层数造成的。

然而从锆至铪，尽管也增加了一个电子层，但半径反而减小了，这是与它们对应的前一族元素是钇至镧，原子半径也合乎规律地增加（电子层数增加）。

然而从镧至铪中间却经历了镧系的十四个元素，由于电子层数没有改变，随着有效核电荷数略有增加，原子半径依次收缩，这种现象称为“镧系收缩”。

镧系收缩的结果抵消了从锆至铪由于电子层数增加到来的原子半径应当增加的影响，出现了铪的原子半径反而比锆小的“反常”现象。

2 元素变化规律（1 ）除第一周期外，其余每个周期都是以金属元素开始逐渐过渡到非金属元素，最后一稀有气体元素结束。

（2 ）每一族的元素的化学性质相似3 元素化合价（1）除第1 周期外，同周期从左到右，元素最高正价由碱金属+1 递增到+7 ，非金属元素负价由碳族-4 递增到-1 （氟无正价，氧无+6 价，除外）；（2 ）同一主族的元素的最高正价、负价均相同（3）所有单质都显零价4 单质的熔点（1 ）同一周期元素随原子序数的递增，元素组成的金属单质的熔点递增，非金属单质的熔点递减；（2 ）同一族元素从上到下，元素组成的金属单质的熔点递减，非金属单质的熔点递增5 元素的金属性与非金属性（1 ）同一周期的元素电子层数相同。

因此随着核电荷数的增加，原子越容易得电子，从左到右金属性递减，非金属性递增；（2 ）同一主族元素最外层电子数相同，因此随着电子层数的增加，原子越容易失电子，从上到下金属性递增，非金属性递减。

6 最高价氧化物和水化物的酸碱性元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强；元素的非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强。

元素周期表元素及化合物的递变规律
1、原子半径
（1）除第1周期外，其他周期元素（惰性气体元素除外）的原子半径随原子序数的递增而减小；
（2）同一族的元素从上到下，随电子层数增多，原子半径增大。

2、元素化合价
（1）除第1周期外，同周期从左到右，元素最高正价由碱金属+1递增到+7，非金属元素负价由碳族-4递增到-1（氟无正价，氧无+6价，除外）；
（2）同一主族的元素的最高正价、负价均相同。

3、单质的熔点
（1）同一周期元素随原子序数的递增，元素组成的金属单质的熔点递增，非金属单质的熔点递减；
（2）同一族元素从上到下，元素组成的金属单质的熔点递减，非金属单质的熔点递增。

4、元素的金属性与非金属性
（1）同一周期的元素从左到右金属性递减，非金属性递增；
（2）同一主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减。

5、最高价氧化物和水化物的酸碱性
元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强；元素
的非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强。

6、非金属气态氢化物
元素非金属性越强，气态氢化物越稳定。

同周期非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物水溶液一般酸性越强；同主族非金属元素的非金属性越强，其气态氢化物水溶液的酸性越弱。

7、单质的氧化性、还原性
一般元素的金属性越强，其单质的还原性越强，其氧化物的氧离子氧化性越弱；元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，其简单阴离子的还原性越弱。

综合实验1___同周期同主族元素性质的递变同周期、同主族元素性质的递变是指在同一周期或同一主族内的元素，在其原子结构和性质上的递变规律。

本实验旨在通过实验观察和数据分析，验证同周期、同主族元素的递变规律。

实验原理：同周期元素的电子排布相似，拥有相同数量的能级，因此其物理和化学性质有着明显的相似之处。

同主族元素的最外层电子数相同，由于化学反应主要由最外层电子参与，因此同主族元素的化学性质常常有着显著的相似性。

实验步骤：1.准备实验所需的同周期、同主族元素溶液，包括钾(K)、镁(Mg)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等。

2.在实验器皿中分别取一定量的不同元素的溶液，使其浓度相同。

3.将实验器皿标记好，并按周期表的元素顺序排列，以便进行后续实验观察和数据记录。

4.进行物理性质的观察，包括颜色、物态、溶解性等。

记录并分析观察到的现象。

5.进行化学性质的实验，如元素间的反应性和氧化还原性等。

记录观察到的现象并进行数据分析。

数据记录及分析：1.颜色：同周期的元素颜色呈现出一定的规律。

如钾是白色的，镁是银白色的，氯是黄绿色的，溴是棕红色的，碘是紫黑色的。

可以看出，随着周期数的增加，颜色从白色逐渐变深，从棕红色逐渐变深。

这一递变规律说明了同周期元素的颜色随着原子序数的增加而递变。

2.物态：同周期的元素物态呈现出一定的规律。

如钾和镁为金属，氯为气体，溴为液体，碘为固体。

可以看出，随着原子序数的增加，元素的物态逐渐从金属转变为非金属或在金属中的液体状态转变为固体。

3.溶解性：同一周期内，同主族元素的溶解性有明显的规律。

如钾、镁和氯都能溶解在水中生成溶液，而溴和碘只能在有机溶剂中溶解。

这一规律表明同一周期中元素的溶解性与主族元素的特性有关。

实验结论：通过对同周期、同主族元素性质的观察和分析1.同周期元素的性质递变规律。

同周期元素的颜色、物态和溶解性都随着原子序数的增加而递变。

2.同主族元素的性质相似性。

同主族元素的最外层电子数相同，因此其化学性质有着明显的相似性。

元素周期表中元素及其化合物的递变性规律1 原子半径（1）除第1周期外，其他周期元素（惰性气体元素除外）的原子半径随原子序数的递增而减小；（2）同一族的元素从上到下，随电子层数增多，原子半径增大。

注意：原子半径在VIB族及此后各副族元素中出现反常现象。

从钛至锆，其原子半径合乎规律地增加，这主要是增加电子层数造成的。

然而从锆至铪，尽管也增加了一个电子层，但半径反而减小了，这是与它们对应的前一族元素是钇至镧，原子半径也合乎规律地增加（电子层数增加）。

然而从镧至铪中间却经历了镧系的十四个元素，由于电子层数没有改变，随着有效核电荷数略有增加，原子半径依次收缩，这种现象称为“镧系收缩”。

镧系收缩的结果抵消了从锆至铪由于电子层数增加到来的原子半径应当增加的影响，出现了铪的原子半径反而比锆小的“反常”现象。

2元素变化规律（1）除第一周期外，其余每个周期都是以金属元素开始逐渐过渡到非金属元素，最后一稀有气体元素结束。

（2）每一族的元素的化学性质相似3元素化合价（1）除第1周期外，同周期从左到右，元素最高正价由碱金属+1递增到+7，非金属元素负价由碳族-4递增到-1（氟无正价，氧无+6价，除外）；（2）同一主族的元素的最高正价、负价均相同(3) 所有单质都显零价4单质的熔点（1）同一周期元素随原子序数的递增，元素组成的金属单质的熔点递增，非金属单质的熔点递减；（2）同一族元素从上到下，元素组成的金属单质的熔点递减，非金属单质的熔点递增5元素的金属性与非金属性（1）同一周期的元素电子层数相同。

因此随着核电荷数的增加，原子越容易得电子，从左到右金属性递减，非金属性递增；（2）同一主族元素最外层电子数相同，因此随着电子层数的增加，原子越容易失电子，从上到下金属性递增，非金属性递减。

6最高价氧化物和水化物的酸碱性元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强；元素的非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强。

7 非金属气态氢化物元素非金属性越强，气态氢化物越稳定。

同族元素的性质递变规律为
同主族元素性质递变规律是：从上到下原子序数逐渐增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减小，失电子能力逐渐增大，元素金属性逐渐增大，非金属性逐渐减小，气态氢化物稳定性逐渐减小。

主族元素是化学上对元素的一种分类，是指周期表中s区及p区的元素。

主族元素另外一种定义是除了最外层电子层以外的电子层的电子数都是满电子的化学元素。

周期表中除了过渡金属、镧系元素、锕系元素、惰性气体之外的都是主族元素。

化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。

列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如碱金属元素、碱土金属、卤族元素、稀有气体等。

这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族、Ⅷ族、0族。

由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用，作为分析化学行为时十分有用的框架。

Al3+／Al，-1.66V）。

②铍和铝经浓硝酸处理都表现钝化，而其它碱土金属均易与硝酸反应。

③铍和铝都是两性金属，既能溶于酸也能溶于碱。

④氢氧化物均为两性，而其它碱土金属氢氧化物均为碱性。

⑤BeO和Al2O3都有高熔点和高硬度。

⑥铝和铍的氯化物是共价分子，能通过氯桥键形成双聚分子，易升华、易聚合，易溶于有机溶剂。

3、硼和硅的相似性。

B和Si虽是不同族元素，在周期表中处于相邻族的对角位置，由于离子极化作用相近(Si4+电荷高一些，但半径大；B3+电荷低一些，但半径小)，性质上有许多相似之处。

①单质晶体都是高熔点原子晶体；与键强度相关。

②在自然界均以含氧化合物存在。

③卤化物都彻底水解，生成含B─O，Si─O键的化合物（硅酸、硼酸）④都有一系列氢化物，氢化物均有挥发性，不稳定。

⑤含氧酸都是弱酸，含氧酸盐都易水解对角线规则是从有关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规律；对此可以用离子极化的观点加以粗略的说明。

同一周期最外层电子构型相同的金属离子，从左至右随离子电荷的增加而引起极化作用的增强；同一族电荷相同的金属离子，自上而下随离子半径的增大而使得极化作用减弱。

因此，处于周期表中左上右下对角线位置上的邻近两个元素，由于电荷和半径的影响恰好相反，它们的离子极化作用比较相近，从而使它们的化学性质比较相似。

由此反映出物质的结构与性质之间的内在联系。

三. 周期表中的变化规律(一) 同一元素：r -离子>r原子>r+离子>r2+离子(二) 同一周期1. 短周期:每一个短周期从左到右,有效核电荷依次增大,所以原子半径依次递减.2. 长周期:过渡元素自左至右,电子逐一填入(n-1)d层,而它对核的屏蔽作用较小,所以自左向右半径减小的幅度不如主族元素那么大.3. 内过渡元素:电子填入再次外层的(n-2)f层,由于f电子对核的屏蔽作用更小,使得原子半径由左至右收缩的平均幅度更小.比较短周期和长周期,相邻元素原子半径减小的平均幅度大致是非过渡元素＞过渡元素＞内过渡元素（~10pm）（~5pm）（＜1pm）(三) 同一族1. 主族：同一主族由上而下,原子半径一般是增大的.因为同族元素原子由上而下电子层数增多,所以半径由上至下依次增大.2. 副族：副族元素由上至下,原子半径增大的幅度较小,特别是五,六周期的同族元素原子半径非常接近,这是由于后面要提到的镧系收缩效应所造成的结果.特殊元素集锦1、最活泼的金属元素、最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素、阳离子氧化性最弱的元素是铯（Cs）。