元素周期性变化的规律
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元素周期表的周期性规律与元素性质变化及元素周期表的趋势元素周期表是化学中重要的工具,它以一种有序的方式展示了所有已知化学元素的信息。
元素周期表的设计有助于我们理解元素的性质和规律,在化学研究和实践中发挥着重要的作用。
本文将探讨元素周期表的周期性规律、元素性质变化以及元素周期表的趋势。
1. 元素周期表的周期性规律元素周期表按照原子序数的顺序排列,将元素按照一定的规律分类。
周期表的每一横行称为一个周期,每一竖列称为一个族。
这种排列方式揭示了许多元素性质的周期规律。
1.1 原子半径的周期性变化原子半径是一个元素的原子中心到其最外层电子的平均距离。
从周期表中可以看出,原子半径随着周期数的增加而减小,而在同一周期内,随着原子序数的增加,原子半径也逐渐减小。
这是因为随着电子层数的增加,同时核吸引力对电子的作用也增强,使得电子云更加紧密,从而缩小了原子半径。
1.2 电离能和电子亲和能的周期性变化电离能是指从一个原子或离子中移去一个电子所需的能量,而电子亲和能是指一个原子或离子吸引并获得一个额外电子所释放出的能量。
这两个性质也有周期性变化。
在周期表中,可以观察到电离能和电子亲和能随着原子序数的增加而增加。
这是因为随着电子层数和核电荷的增加,电子与原子核的相互作用也相应增强,因此需要更多的能量才能移除一个电子或者吸收一个电子。
2. 元素性质的变化元素周期表不仅展示了元素的周期性规律,还反映了元素性质的变化。
不同族和周期的元素具有特定的化学性质,可以根据周期表的排列来预测元素的性质。
2.1 金属、非金属和类金属根据周期表可以将元素分为金属、非金属和类金属。
在周期表的左侧,大部分元素都是金属,具有良好的导电性、热导性和延展性。
在周期表的右侧,有一群非金属元素,它们通常是不良导体,脆弱且不可塑性。
在中间部分,是一些性质介于金属和非金属之间的元素,被称为类金属。
2.2 元素的化合价和氧化性元素的化合价指的是一个元素与其他元素形成化合物时所带的电荷。
同主族相同主族元素原子依次增大到大同主族由同主族最高正价相同同主族金属性逐渐增强;非金属性逐渐减弱同主族逐渐减弱同主族酸性减弱碱性增强同周期金属性逐渐减弱非金属性增强金属性非金属性同周期增强气态氢化物稳定性同周期酸性逐渐增强碱性减弱最高价氧化物对应水化物酸碱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。
元素周期表规律总结元素周期表是由俄罗斯化学家门捷列夫·门捷列耶夫在 1869 年首次提出的,它是化学中最常用的工具之一。
元素周期表将所有已知元素按照原子序数的顺序排列,使得相似性质的元素能够放在一起。
这个表格也展示了元素的化学性质和一些其他的信息。
在元素周期表中,元素周期的重复性是其最显著和最重要的特征之一。
这是由于元素周期表中每一行被称为一个周期,每一列被称为一个族。
每一个周期都有相似的化学性质,而这种相似性质的变化又会在下一个周期中重复。
元素周期表的规律主要有以下几个方面:1. 原子序数:元素周期表按照原子序数的递增顺序排列,即从左到右,从上到下。
原子序数是指元素中原子核中质子的数量,也就是元素的标志性数字。
元素周期表的原子序数从 1 开始,依次增加。
这样的排列方式使得元素周期表更具有系统性,并且便于进行比较和分类。
2. 原子量:元素周期表中的元素按照原子量的递增顺序排列。
原子量是指元素一个原子中质子和中子的总质量。
原子量的增加与元素的原子序数相关。
原子量也是元素周期表中元素分类的重要依据之一。
3. 周期性规律:元素周期表的周期性规律是其最重要的特征之一。
每一个周期都有相似的化学性质,包括和其他元素的反应性、化合价的变化等。
这使得元素周期表成为预测和研究元素性质的重要工具。
其中,周期性规律最为明显的是周期表的主族元素和周期表的过渡元素。
4. 原子半径:元素周期表中,原子半径随着电子层的增加而增加。
这是由于原子核的吸引力减弱、电子云的层次结构变得更复杂而导致的。
原子半径的大小不仅与元素的位置有关,还与周期表中元素的族别、主族元素和过渡元素等有关。
5. 电子亲和能和电离能:元素周期表中,原子的电子亲和能和电离能通常随着元素的原子序数的增加而变化。
电子亲和能是指一个原子在气态中获得一个电子成为阴离子时所释放出的能量,而电离能是指一个原子失去一个电子成为阳离子时所需的能量。
这些性质的变化与元素的电子结构和原子核的吸引力有关。
化学元素周期表的重要特点及应用化学元素周期表是化学中一张重要的工具,它按照化学元素的特性和结构进行排列,展示了元素的周期性规律和相互关系。
本文将探讨元素周期表的重要特点和广泛应用。
一、周期性规律元素周期表按照原子序数的增加顺序排列,每个元素都有其特定的原子序数、原子符号和相对原子质量。
通过观察周期表,我们可以观察到以下几个重要的周期性规律:1. 周期性重复性:元素周期表的排列方式使得具有相似化学性质的元素出现在同一垂直列(组)中。
这说明元素的性质会随着原子序数的增加而呈现重复性。
2. 元素周期性:周期表的布局反映了元素的周期性规律。
周期表中的每一个周期(水平行)代表了一个主能级,每一个主能级又可以分为若干能级,对应着元素的电子排布。
3. 原子半径变化:从周期表左至右,原子半径逐渐减小。
这是因为电子层数相同的情况下,核电荷数增加导致电子云收缩。
4. 电离能变化:从周期表左至右,电离能逐渐增加。
这是由于原子核中质子数的增加,使得原子的吸引力增强。
5. 电负性变化:从周期表左至右,元素的电负性逐渐增加。
原因在于原子核的电荷增加,电子周围的吸引力变强,形成的键更加偏向于原子核。
二、元素周期表的应用元素周期表不仅仅是化学理论的基础,还有许多实际应用。
以下是几个元素周期表的应用领域:1. 预测元素性质:基于元素周期表的周期性规律,可以对未知元素的一些性质进行预测。
例如,通过观察同一组或同一周期的元素,我们可以推测新元素的化学活性、电子亲和力等性质。
2. 化学反应研究:周期表可以指导和帮助化学家理解和研究元素之间的相互作用和反应。
通过周期表,我们可以了解化学反应中元素的电子结构以及元素间的电子转移、共价键和离子键的形成。
3. 药物研发:元素周期表为药物研发提供了基础。
药物的活性成分往往是由不同的元素组成,而元素周期表可以帮助科学家选择和组合合适的元素,以设计和合成具有特定活性的药物。
4. 材料科学:周期表对材料科学具有重要意义。
元素周期表中的规律一、最外层电子数规律1. 最外层电子数为1的元素:主族(IA族)、副族(IB、VIII族部分等)。
2. 最外层电子数为2的元素:主族(IIA族)、副族(IIB、IIIB、IVB、VIIB 族)、0族(He)、VIII族(26Fe、27Co等)。
3. 最外层电子数在3~7之间的元素一定是主族元素。
4. 最外层电子数为8的元素:0族(He除外)。
二、数目规律1. 元素种类最多的是第IIIB族(32种)。
2. 同周期第IIA族与第IIIA族元素的原子序数之差有以下三种情况:(1)第2、3周期(短周期)相差1;(2)第4、5周期相差11;(3)第6、7周期相差25。
4. 同主族相邻元素的原子序数:第IA、IIA族,下一周期元素的原子序数=上一周期元素的原子序数+上一周期元素的数目;第IIIA~VIIA族,下一周期元素的原子序数=上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目。
三、化合价规律1. 同周期元素主要化合价:最高正价由+1 +7(稀有气体为0价)递变、最低负价由-4 -1递变。
2. 关系式:(1)最高正化合价+|最低负化合价|=8;(2)最高正化合价=主族族序数=最外层电子数=主族价电子数。
3. 除第VIII族元素外,原子序数为奇(偶)数的元素,元素所在族的序数及主要化合价也为奇(偶)数。
四、对角线规律金属与非金属分界线对角(左上角与右下角)的两主族元素性质相似,主要表现在第2、3周期(如Li和Mg、Be和Al、B和Si)。
五、分界线规律位于金属与非金属之间的分界线,右上方的元素为非金属(周期表中的颜色为深绿色),在此可以找到制造农药的元素(如Cl、P等),左下角为金属元素(H除外),分界线两边的元素一般既有金属性,又有非金属性;能与酸和碱反应(如Be、Al等),还可找到制造半导体材料的元素(如Si、Ge等)。
六、金属性、非金属性变化规律1. 同一周期,从左到右(0族除外)金属性减弱,非金属性增强;同一主族,从上到下金属性增强,非金属性减弱。
“知识梳理”栏元素周期表中规律的总结一、编排规律1、原子序数=质子数=核电荷数=原子核外电子数2、周期序数=原子核外电子层数3、主族序数=最外层电子数=价电子数4、1到7周期可容纳元素种数分别为2、8、8、18、18、32、32(目前7周期只有26种)。
5、主族(除ⅠA族)中,非金属元素种数=族序数-2。
二、“定性”规律1、若主族元素族数为m,周期数为n,则:①m-n<0时为金属,且值越小,金属性越强;②m-n>0时是非金属,越大非金属性越强;③m-n=0时多为两性元素。
如钫位于第7周期第ⅠA族,m-n=-6<0,钫的金属性最强;F位于第二周期VIIA族,m-n=5>0,F的非金属性最强;铝位于第3周期IIIA族,m-n=0,铝为两性元素。
2、对角线规律:左上右下的两主族元素性质相似。
如铍与铝的化学性质相似,均能与强酸和强碱反应。
3、金属与非金属的分界线附近,金属大都有两性,非金属及其某些化合物大都为原子晶体(如晶体硼、晶体硅、二氧化硅晶体、碳化硅晶体等)。
4、若将表中第ⅤA与ⅥA之间分开,则左边元素氢化物的化学式,是将H写在后边(如SiH4、PH3、CaH2等);而右边元素氢化物的化学式,是将H写在前边(如H2O、HBr等)。
5、符合下列情况的均是主族元素:①有1~3个电子层的元素(He、Ne、Ar除外)。
②次外层有两个或8个电子的元素(稀有气体除外)。
③最外层电子数多于2个的元素(稀有气体除外)。
三、“序差”规律1、同一周期IIA、IIIA族元素的原子序数相差可能是1、11或25。
2、同一主族相邻周期元素的原子序数之差可能是2、8、18、32。
3、“左上右下”规律:上下相邻两元素,若位于ⅢB之左(如ⅠA、IIA族),则原子序数之差等于上一元素所在周期的元素种数;若位于ⅢB之右(如IIIA~0族),则原子序数之差等于下一元素所在周期的元素种数。
四、“定位”规律1、比大小定周期。
比较该元素的原子序数与0族元素的序数大小,找出与之相邻的0族元素,那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
非金属氧性化渐性强渐氢化物渐稳定强还原熔氢原子沸化性半点物渐径渐渐熔强渐大稳沸金大定点属最高价氧化物的水合物的酸性渐强渐性最高价氧化物的水合物的碱性渐强大渐强原子半径渐大化合价+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +6 +6 +6 +2 +2 +3 +4 +5 +6 +7+3 +4 +3 +3 +3 +1 +2 +4 +4 +5 化合价最高正价渐高+3 +2 +2 +2 +3 +4+2 +3+1 +1-4 -3 -2 -11. 元素周期表中元素性质的递变规律2.3.几个规律:①.金属性强弱:单质与水或非氧化性酸反应难易;单质的还原性(或离子的氧化性);M(OH)n的碱性;金属单质间的置换反应;原电池中正负极判断,金属腐蚀难易;非金属性强弱:与氢气反应生成气态氢化物难易;单质的氧化性(或离子的还原性);最高价氧化物的水化物(H n RO m)的酸性强弱;非金属单质间的置换反应。
② .半径比较三规律:阴离子与同周期稀有气体电子层结构相同;阳离子与上周期稀有气体电子层结构相同。
(1)电子层数越多,半径越大(2)电子层数相同,核电荷数越多,半径越小(3)电子层数和核电荷数相同,最外层电子数越多,半径越大③ .元素化合价规律主族最高正价 == 最外层电子数,非金属的负化合价 == 最外层电子数-8,最高正价数和负化合价绝对值之和为8;其代数和分别为:0、2、4、6。
化合物氟元素、氧元素只有负价(-1、-2),但HFO中0为+1价;金属元素只有正价;④. 熔沸点高低的比较:原子晶体>离子晶体>分子晶体⑤. 1-20号元素符号、名称、原子结构、特殊化学性质。
⑥ .电子式的书写原子的电子式离子的电子式:分子或共价化合物电子式离子化合价电子式同周期元素性质的递变规律:同一周期元素(稀有气体元素除外)的原子,从左往右,最外层电子数逐渐增加,原子半径逐渐减小,元素的原子失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,即元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强第3周期:元素原子失电子能力(元素的金属性、元素单质的还原性)Na > Mg > Al氧化性:Na+< Mg2+< Al3+(相反)与水或酸反应置换出氢的难易程度:Na > Mg > Al易难剧烈不剧烈最高价氧化物对应的水化物的碱性NaOH > Mg(OH)2> Al(OH)3元素原子得电子能力(元素的非金属性)Si < P < S < Cl还原性:P3->S2->Cl-(Si4-不存在) (相反)元素单质的氧化性Si < P < S < Cl2单质与氢气化合的难易程度Si < P < S < Cl2难易气态氢化物的稳定性SiH4< PH3< H2S < HCl最高价氧化物对应的水化物的酸性H4SiO4(或H2SiO3) < H3PO4< H2SO4< HClO4第2周期:元素原子失电子能力(元素的金属性、元素单质的还原性)Li > Be氧化性:Li+< Be2+(相反)与水或酸反应置换出氢的难易程度:Li > Be易较难剧烈较不剧烈最高价氧化物对应的水化物的碱性LiOH > Be(OH)2元素原子得电子能力(元素的非金属性)C < N < O < F还原性:N3->O2->F-(C4-不存在) (相反)元素单质的氧化性C < N2< O2< F2单质与氢气化合的难易程度C < N2< O2< F2难易气态氢化物的稳定性CH4< NH3< H2O < HF最高价氧化物对应的水化物的酸性H2CO3< HNO3同主族元素性质的递变规律:同主族元素从上到下,电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,元素的原子失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱即元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱ⅦA族ⅠA族(除氢H外,即碱金属元素)ⅤA族。
化学元素周期表有哪些变化规律
元素周期表被化学及其他科学范畴中广泛使用,作为分析化学行为时十分有用的框架。
以下是小编整理的元素周期表的变化规律,欢迎参考。
化学元素周期表:
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,如卤素、碱金属元素、稀有气体(又称惰性气体或贵族气体)等。
这使周期表中形成元素分区且分有七主族、七副族与零族、八族。
化学元素周期表单质的熔点变化规律:
(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.
化学元素周期表元素金属性:
(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。
化学元素周期表原子半径:
(1)除第1周期外,其他周期元素(稀有气体元素除外)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。
(五、六周期间的副族除外)
化学元素周期表最高价氧化物的水化物酸碱性:。
元素周期性变化的规律
作者:顾备战
来源:《化学教学》2007年第08期
文章编号:1005-6629(2007)08-0080-02中图分类号:G633.8 文献标识码:B
[问题由来]
元素周期律是对元素性质呈现周期性变化实质的揭示,实现由感性认识到理性认识,学好元素周
期律是十分重要的。
关于元素周期律的探究活动在教材上有,但是相关的习题很少见。
笔者依据教材内容以及学生在探究活动中提出的问题设计了实验报告题的形式,并对元素周期表、元素化合物、实验操作等相关知识作进一步考查。
[问题]
某同学在做同周期元素性质递变规律分组实验时,设计了如左的实验报告,请你帮助该同学整理并完成试验报告部分内容。
[问题解析]
⑴由实验内容可以得到答案:比较同周期金属元素的金属性变化规律
⑵回忆实验内容的操作过程可以得知:①试管、②烧杯、③酒精灯
⑶实验现象:①浮在水面上,熔成小球,做不定向运动,直至消失,溶液变成红色;②有少量气泡产生,溶液变成浅红色;⑦生成白色胶状沉淀,继而沉淀消失
化学原理解释:①2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;②Mg+2H2O2Mg(OH)2+H2↑;⑤2Al+6H+=2Al3++3H2↑;⑥Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;⑦Al3++3OH-=Al(OH)3↓, Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
实验结论:金属性的强弱关系:Na>Mg>Al
⑷①有,将铝条放进稀盐酸(或氢氧化钠溶液)中待有大量气泡产生时取出,用蒸馏水洗涤
②不行,金属钠投入到MgCl2溶液中置换不出金属镁,金属钠先和水反应,故不可以来比较两种金属的金属性。
[问题拓展]
某学校化学兴趣小组为了从本质上认识非金属的性质变化规律,查到以下资料:
Ⅰ一些共价键的键能如下:
Ⅱ通常人们把拆开(或形成)1 mol某化学键所吸收(或放出)的能量看成该化学键的键能。
键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以估算化学反应的反应热(△H),化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
⑴运用上述资料,分析SiH4、H3P、H2S、HCl的热稳定性的由强到弱的关系> > >
;
⑵工业上制盐酸的原料可通过下列反应制取:
Cl2(g)+H2(g)2HCl(g),请你判断一下该反应是______(填“吸热”或“放热”)反应,理由是:
⑶该小组还设计了以下实验方案来比较非金属性
①往氢硫酸溶液中加入氯水,出现淡黄色沉淀,说明氯的非金属性比硫活泼;
②用pH试纸测量浓硫酸和浓磷酸的pH值,比较大小,得出浓硫酸的酸性比浓磷酸强,故硫的非金属性比磷强;
③往Na2SiO3溶液加入3mol/LH3PO4溶液,有白色胶状的沉淀生成,磷的非金属性比硅强;
④分别往3mol/LH3PO4溶液、3mol/L H2SO4溶液加入相同质量的镁条;硫酸溶液中产生气体的速度较快,硫的非金属性比磷强;
⑤将灼热的铜丝分别放入硫蒸气和氯气中反应,分别生成Cu2S、CuCl2,说明硫元素的非金属性比氯元素弱;
⑥氯气不能在空气中燃烧,硫单质可以,就说明氯元素的非金属性比硫元素弱。
你认为上述方案中可行的是____(填序号)
分析:通过键能的比较,可以看出SiH4、H3P、H2S、HCl内的共价键的强弱,共价键的强弱决定了物质的稳定性。
另外共价键的破坏或形成与能量有关,只要能通过资料信息深刻理解键能的含义,本题答案就很容易得到。
答案:⑴HCl、H2S、H3P、SiH4;⑵放热断开Cl—Cl与H—H的所需的能量比形成Cl—H所放出的热量之和要小;⑶①③④⑤
[使用记录]
此题在我校2007年高一年级第一次单元练习中使用,试题设计新颖,设问角度多,具有一定的综合性,能很好地看出学生的基础知识和基本技能的掌握情况,[问题拓展]属于要求比较高的题目适合化学专业班训练使用。
[教育价值]
元素周期律作为化学的基本原理之一在中学化学课程体系中一直处于核心地位。
学生在化学1中已学习了常见的元素及其化合物知识,故在化学2进行元素周期性变化规律的练习,有助于原有知识的巩固、概括、综合。
另外,借助对实验和事实的分析,运用归纳法和演绎法,也能培养学生的逻辑思维能力。
参考文献:
[1]宋心琦主编.化学2(必修).北京:人民教育出版社,2006.5.
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。