第七章 原子结构和元素周期表(2).doc

7 原子结构和元素周期表(2)
原子结构元素性质的关系
元素性质决定了原子的内部结构,本节结合原子核外电子层结构周期性的变化,阐述元素的一些主要性质的周期性变化规律。
一、有效核电荷(p118)
原子序数等原子核电荷数。在多电子原子中,对某一电子来说,由于受到其余电子的排斥(屏蔽),相当于部分地抵消了原子核对它的吸引力。因此,这个电子实际所受到的核电荷Z*要比原子序数Z为小。这种多电子原子中某一电子实际受到的核电荷叫做有效核电荷(Z*)。
短周期元素中,从左至右电子依次填充到最外层。由于同层电子间屏蔽作用弱,有效核电荷增加明显。长周期元素中,从第3(ⅢB)族开始,电子填充至到次外层上,这新增加到次外层上的电子对外层电子屏蔽作用强。因此,随核电荷的增加而有效核电荷却增加不多。
同一族元素中,由上至下虽然核电荷增加较多,但相邻两元素之间依次增加一个电子层因而屏蔽作用也较大,结果有效核电荷增加不显著。
二、原子半径(p119)
实物中原子总是与其它原子紧密相邻,如果设原子为球体,则球面相切或相邻的两原子核间距离的一半,则可作为原子半径。
1、根据元素的原子存在的不同形式定义:
(1)金属半径(金属导体)
原子紧密堆集,如:Li 152pm, Na 190pm
(2)共价半径(共价键结合)
如:Li 123pm, Na 157pm (比金属半径要小)
(3)范德华半径:(分子晶体)
相邻分子间两个非键结合的原子。
如:Cl2:共价半径 99pm,而范德华半径 180pm
2、影响因素
核外电子层数(n):n↑,半径↑
有效核电荷数(Z*):n相同(即同一周期),Z*↑,半径↓
短周期中,从左至右原子半径减小(电子层数无变化,屏蔽作用小。核电荷增加)。
过渡区元素从左至右,原子半径变化的幅度不大(增加的电子填充在次外层上,屏蔽作用大,减弱了核电荷对最外层电子的吸引,表现出收缩作用变小。
s区、p区元素原子半径由上而下逐渐增大(电子层数增加,半径自然呈增大的趋势;核电荷增加,原子半径有缩小趋势,但由于屏蔽作用,使缩小趋势小于增大趋势)。d区元素(过渡元素)由上而下原子半径有增大的趋势,但幅度小。
三、电离能(I)(p119)
1、定义
基态的气态原子失去电子能力的大小用电离能来度量。
M(g)+ I1 —→ M+(g)+ e 吸收能量,KJ/mol I1↑,失电子能力↓
2、影响因素:I大小与原子半径、Z*、外层电子结构有关。
3、递变规律
同一周期,Z*↑,原子半径↓,I1↑失电子能力↓
同族,层数增加,原子半径↑,I1↓,失电子能力↑
Be、N、Ne的I1特别突出,∵从半充满或全充满的稳定状态中电离出电子较难。
四、电子亲合能(Y)(p122)
1、定义:
基态的气态原子得到电子能力的大小用电子亲合能表示。
X(g)+ e —→ X—(g)+ 能量
放出能量,Y1,KJ/mol
O(g)+ e —→ O—(g) Y1 = -141 KJ/mol
F(g)+ e —→ F—(g) Y = -322 KJ/mol
电子亲合能负值越大,获得电子的能力越强。
2、影响因素:Y大小与原子半径、Z*、外层电子结构有关。
3、递变规律:同一周期从左往右,结合电子能力↑;同一族从上往下