元素性质的周期性变化

原子结构的周期性变化

• 同周期，电子层数相同。

• 同周期，从左到右，核电荷数、最外层电子数逐渐增大。

  

原子序数	电子层数	最外层电子数	稳定时最外层电子数
1~2	1	1→2	0或2
3~10	2	1→8	2或8
11~18	3	1→8	8

元素性质随原子序数的递增呈周期性变化，是原子结构随原子序数的递增呈周期性变化的必然结果。即物质结构决定性质。

原子半径的周期性变化

同周期（稀有气体除外），从左到右，随着原子序数的递增，元素原子半径递减；

同主族中，从上到下，随着原子序数的递增，元素原子半径递增。

惰性气体的原子半径测量方法不一样。

元素主要化合价的周期性变化

同周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的最高正化合价递增（从+1价到+7价），第一周期除外，第二周期的Ｏ、Ｆ元素除外；

由于金属元素不容易获得电子，一般无负化合价。从ⅣＡ族开始，最低负化合价递增（从-4价到-1价）。第一周期除外。

非金属元素最高价的绝对值与最低价的绝对值的和为8 （H, O, F除外）。

元素最高正价 = 最外层电子数。

元素最低负价= 最外层电子数 – 8

第三周期元素性质的递变

钠、镁与水的反应

• 钠与水反应

  • 实验操作

    

  • 实验现象

    钠熔成小球，浮于水面，四处游动，发出“嘶嘶”的响声。生成溶液滴加酚酞后变红。

  $\ce{2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ^}$

• 镁与水反应

  • 实验操作

    

  • 实验现象

    冷水中，镁条只有少量无色气泡。加热后，无色气泡冒出速度加快。滴加了酚酞的产物溶液变红。

    镁条使用前应用砂纸除去表面的氧化膜。

  $\ce{Mg + 2H2O \xlongequal[]{\Delta}}$ $\ce{Mg(OH)2 + H2 ^}$

• 对比结论

  $Na$的金属性强于$Mg$。

钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性

• 碱性强弱

  $NaOH > Mg(OH)_2 > Al(OH)_3$

  $NaOH$是强碱，$Mg(OH)_2$是中强碱。

  $Al(OH)_3$是两性氢氧化物。

• 结论

  金属性：$Na > Mg > Al$

两性氢氧化物

既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，叫两性氢氧化物。

$Al(OH)_3$絮状沉淀既能溶解于酸，也能溶解于碱，是两性氢氧化物。

$\ce{Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O}$

$\ce{Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O}$

$Al(OH)_3$具有两性，既可碱式电离也可酸式电离。

$\ce{Al^3+ + 3OH- <=> Al(OH)3}$ $\ce{<=> H2O + H+ + AlO2-}$

弱酸如碳酸，弱碱如氨水无法溶解$Al(OH)_3$。

$AlCl_3$溶液中逐滴加入$NaOH$, 先产生白色沉淀$Al(OH)_3$，然后白色沉淀溶解。

$Si, P, S, Cl$的非金属性的递变规律

最高价氧化物对应水化物（含氧酸）的酸性强弱：$H_2SiO_3$弱酸，$H_3PO_4$中强酸，$H_2SO_4$强酸，$HClO_4$强酸。

同周期$Si, P, S, Cl$得电子的能力越来越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越来越强。

结论：$Si, P, S, Cl$的非金属性越来越强。

同周期主族元素性质递变规律

由于第三周期元素核外均为3个电子层，但从左至右核电荷数逐渐增多，核对核外电子的吸引越强，既金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。