物理性质的周期性趋势
元素周期表中元素的系统排列揭示了元素性质的一些周期性趋势。例如,原子和离子半径在一段时间内从左到右减小。了解元素基本特性(原子和离子半径、电离焓和电子增益焓)的模式将导致您得出这样的结论:特性的周期性主要由元素的电子配置决定。在深入研究概念后,我们可以发现元素的化学性质和基本性质之间的关系。
期间和组
- 句点是水平组织的元素(从左到右)。
- 组由垂直排列(从上到下)的元素组成。
物理性质的周期性趋势
物理性质有不同的趋势,例如原子半径、价电子、熔点、沸点、电离焓等。让我们详细看看它们,
- 原子半径
原子半径是原子核与其最外层外壳之间的距离。原子半径在一个周期内的周期性趋势——随着我们在一个周期内从左向右移动,原子半径稳步降低。这是因为当我们在一个周期内从左向右移动时,元素的原子序数增加,导致核电荷增加,而元素中的壳数保持不变。在一个组中从上到下移动,原子半径随着核电荷和壳数的增加而逐渐增加。
例外:稀有气体表现出非凡的行为。与前面的卤素原子相比,气体间的原子半径迅速增加。这种不寻常行为的解释是,在惰性气体的情况下,原子半径与范德华半径有关,而在其他元素的情况下,它指的是共价半径。
- 价电子
原子最外层的电子称为原子的价电子。随着我们在元素周期表中从左向右移动,价电子的数量会增加。价电子在一组中保持一致。它表示同一族中的元素具有相同数量的价电子。例如,氢、锂和钠元素都存在于第一组中,并且都具有相同数量的价电子,即一个。
- 价
原子的化合价是它结合的能力。在元素周期表中从左到右移动,化合价先上升,然后下降。一组成员之间的化合价没有变化。来自同一族的元素的化合价是相同的。
- 元素的金属字符
当我们在周期表中从左向右移动时,元素的金属特性会降低。元素的金属性质随着我们从上到下在元素周期表上的进展而增长。
- 元素的非金属字符
元素的非金属性质随着我们在元素周期表中从左到右移动而增长。随着我们从上到下,一组元素周期表元素的非金属性质会减少。
- 元素的反应性
金属反应性由其正电性质决定。结果,元素的金属性越强,它的正电性就越高,它的反应性就越大。随着金属字符从左到右降低,反应性也随之降低。尽管随着时间的推移,非金属的反应性会随着时间的推移从左到右而上升。因此,我们可以推断,当我们在一个周期内从左向右移动时,元素的反应性会稳步降低,直到第 13 组开始增加。
- 熔点
熔点是将固体转化为液体所需的总能量。如果元素原子之间的联系很牢固,则需要大量的能量才能打破这种联系。随着我们从上到下,它变得越来越小。另一方面,非金属从元素周期表的顶部到底部上升。在金属中,碳具有高熔点。与其他半金属相比,硼具有高熔点。与其他金属相比,钨的熔点很高。
- 元素的沸点
金属沸点在一组中从上到下逐渐下降。而非金属的沸腾温度在元素周期表组中从上到下增长。
- 电离焓
随着周期从左到右,原子半径缩小。结果,随着原子尺寸的减小,原子核与最外层电子之间的吸引力也随之减小。结果,电离能通常在元素周期表中增加。但是,当我们查看组中的电离焓模式时,我们可以看到它在一组中从上到下下降。这是因为随着壳层数沿基团向下增长,最外层电子将离原子核更远,导致有效核电荷降低。其次,随着壳数的增加,屏蔽效应在组内增加,导致电离能降低。
- 电子增益焓
当我们在一段时间内从左向右移动时,电子增益焓变得越来越负。我们可以从元素周期表中的属性模式得出结论,元素周期表的两个极端元素是最活泼的(注意:惰性气体完全充满了壳;因此它们的反应性最小),中间的元素是反应最小。最左边的元素是碱,它们很容易释放电子产生阳离子。另一方面,卤素——最右边的元素,很容易获得电子以产生阴离子——存在。它与元素的金属和非金属性质有关。并且在一个周期内从左到右移动,金属性质下降,而非金属性质增加。金属特性在一组中上升,而非金属特性下降。此外,随着时间从左到右,金属特征减少,非金属特性增加。在一组中,金属特性增加,而非金属特性减少。
示例问题
问题1:元素的电子配置是什么意思?
回答:
An element’s electronic configuration is a symbolic representation of how its atoms’ electrons are arranged across different atomic orbitals. A standardised notation is used for expressing electron configurations, in which the energy level and type of orbital are written first, followed by the number of electrons present in the orbital expressed in superscript.
问题 2:从钠或铝中去除电子更容易吗?
回答:
It doesn’t take much energy to extract one electron from a sodium atom in order to generate a Na+ ion with a filled-shell electron configuration. The second aluminium ionisation energy is bigger than the first, and the third is much higher.
问题3:什么是穿透效果?
回答:
The proximity of an electron in an orbital to the nucleus is referred to as penetration. It can be viewed as the relative density of electrons near an atom’s nucleus for each shell and subshell. Looking at the radial probability distribution functions, we can see that the electron density of s orbitals is higher than that of p and d orbitals.
问题 4:当我们在元素周期表中移动时,对金属字符有何影响?
回答:
As we advance down the group, the metallic character rises because atomic size increases, resulting in easy electron loss. It, on the other hand, lowers as we move from left to right over time.
问题 5:有哪些金属特性?
回答:
The qualities associated with the metals contained on the periodic table are referred to as metallic character. These characteristics include metallic shine, hardness, malleability, thermal conductivity, and others.