当前课程知识点：大学化学 > 第三章 原子结构与元素周期律 > 3.4 元素周期律-元素性质的周期性 > Video
同学们好
下面我们继续
元素周期律的学习
上节课当中
我们了解了
元素周期表的发明过程
以及元素周期表的
分区的特性
这里呢 我们再根据
元素周期表当中
提供的元素变化的
规律性的特性
来加以详细的讨论
首先我们来看
原子序数与有效电荷数
在前面我们讨论
多电子原子核外的
电子运动的屏蔽效应时
我们讨论到了
有效电荷数
提出这样的
物理参量的原因
就在于
内层和次内层的电子
对于外层电子的屏蔽效应
而导致了
外层电子与核之间
相互的作用变弱
这时候我们引入了
有效电荷数
在同一短周期当中
主量子数是确定的
这里唯一可以变化的
是角量子数
而角量子数呢
又与元素序数直接相关
当原子序数增加的时候
有效核电荷数
也会相应的增大
原因是
在同一个主量子数的情况下
角量子数增加意味着
我们核外电子
与核之间的
相互的屏蔽效应
会逐渐的削弱
有效核电荷数
会相应的增大
对于d区元素这样的
长周期当中的元素来讲
随着原子序数的增加
由于d轨道当中
电子数增加
对于屏蔽效应的影响
不像短周期当中
那样的明显
因此
有效核电荷数
增加的幅度
也不太明显
对于同主族
或者同副族
由上到下的
变化规律来看
随着原子序数的增加
它们的有效
核电荷数的增加
幅度也不像
我们的短周期当中
随着原子序数的增加
有效核电荷数
增加的幅度呢 那样大
第二个
原子半径的周期性变化
也与核外电子的排列
以及它们的轨道当中
的分布状况直接相关
同周期主族元素
从左至右
原子半径是递减的
这当中氢和氦
两个元素除外
而对于副族元素来讲
从左至右
原子半径仍然是递减的
但由于
d轨道当中的电子
它们对于外层电子的
屏蔽作用
以及对于次内层的
电子轨道当中的
电子运动的状态的影响
幅度不像主族元素当中
来得那样大
所以它的减少幅度
比主族要小
同主族元素自上而下
原子半径是递增的
这里需要注意的
一个细节
除了以往的规律以外
我们可以看到
由氢到氦
是一个大幅度的变化
这时候我们可能
还没有觉得
当中有什么样的反常
但是如果我们从锂到氖
看第二周期的变化的时候
我们就发现
锂、铍、硼下来的
这样一个变化规律是
逐次的在降低
而最后到了
我们的氟和氖之间
却是反常的半径
突然的跃升
在下一个周期当中
也是相似的规律
同学们也许会问
既然在周期当中
从左至右
它的半径是
逐渐减小的
为什么会出现这样
突然的跃升呢
也就是在VⅡA族
和零族之间
出现了这样的反常
原因我们要从原子半径
与核外电子的变化之间
能够找到相似的规律
而这样的规律
与我们在同副族当中
由上到下
原子半径的增加幅度较小
特别是第五、第六周期
同族元素
原子半径很接近
这些规律都可以
从我们的原子半径的变化
以及原子半径的
测量的标准当中
找到相应的答案
比如说
对于非金属元素来讲
两个非金属原子之间
往往是以共价键
相互结合的
这时候非金属元素的
它们的半径
称为共价半径
共价半径往往是以
两个原子核
之间的距离的一半
来确定的
而对于金属材料来讲
金属晶体当中
我们可以看作
一个一个的金属原子
是以球状的方式
来堆积而成的
因此
它们两者之间的作用
就是球与球之间
以切面的方式相互接触
这时候
两个球中心的距离的一半
就是我们的金属半径
而对于像零族元素
为代表的
这一类只形成
原子和原子之间
形成分子间作用力的
这样的一些结构
在分子晶体当中
两个原子之间的距离
核与核之间距离的一半
也可以作为
我们的范德华半径
或者是分子半径
但是这时候由于
两个原子
或者分子之间的作用力
比较弱
彼此之间的距离比较远
所以它们的作用方式
和前面的金属半径
和共价半径
就会有明显的差异
这也就是为什么
在VⅡA族和第零族之间
形成了半径的
明显的跳跃
这种跳跃不是因为
原子半径本身的尺寸的
物理变化
而是由于
两种测度的方法不一样
分子和分子之间的
作用不一样
原子和原子之间的距离
量度的方法不一样
最后所造成的
它们的尺度上面的不同
有关这一点
同学们还可以多看一些
原子尺寸之间的变化的
周期性的规律的相关资料
加深对于三种不同的方法
造成的相应的周期性的
变化规律的反常
这一现象的理解
第三个方面
我们来看
元素的第一电离能
随着核外电子的变化
所产生的周期性的变化
所谓第一电离能
是指基态的气态原子
失去它最外层的一个电子
而变成了+1价的离子
所需要的能量
我们称为
第一电离能
用大写的I1来表示
第一电离能
是用来衡量
元素失去电子的
倾向的大小
这是一个非常关键的
物理参数
从这张表中
我们可以总结出
不同周期
随着原子序数的变化
其第一电离能的变化规律
首先我们可以发现
同一主族元素
从上至下
随着原子半径的增加
电离能在逐渐的减小
而同一周期元素
从左向右
电离能一般是增大的
原因是随着
核外电子数的增加
特别是
价层电子数的增加
它失去电子的能力
变得越来越弱
而得到电子的能力呢
却在不断的增强
在同一周期当中
电离能最大的
往往是我们的
稀有气体元素
但是在这里
要提醒大家注意的是
在我们看同一周期的
变化过程当中
比如我们以
第二周期为例
我们发现了铍和硼之间
出现了反常
从锂到铍是增加的
但是从铍到硼
却是减小的
同样氮和氧之间的关系
也是和铍
和硼之间的关系
完全相似
这是什么原因呢
同学们如果反过来
去看我们前边
通过电子排布式
所描述的核外电子
依次填充的次序
就会发现
在这里
铍是一个全充满的结构
氮是一个半充满的
p轨道的结构
这都是对应的
相应的原子的
能量稳定的状态
因此
它要丢掉第一个电子
就变得困难
而相邻的硼和氧
都有成单的电子存在
所以
它们的第一电离能
比相邻的元素
就来得较低
也就意味着
它较容易
失去第一个电子
除了第一电离能以外
我们还需要讨论
电子的亲和能EA
所谓电子的亲和能
同样是指
基态的气态原子
但是
是得到一个电子
而成为气态的
负离子的时候
所释放出来的能量
我们称为
第一电子亲和能
从它们的变化规律上
我们同样可以看出
同周期的元素
从左至右
电子亲和能
总的趋势是增大的
所要注意的是什么呢
是我们这里
讲的是它的绝对值
因为从坐标上来看
我们整个的
亲和的过程
是一个放热的过程
而放热的过程
根据热力学的讨论规律
应该是一个负向的过程
但是在这个过程当中
负值越高
就意味着它能够
释放的能量越多
也就意味着
它结合一个电子以后
形成的状态
就越稳定
所以
我们这里比较的增大
是比较的绝对值
也就是说同一周期
从左至右
电子亲和能
绝对值是增大的
它的俘获电子的能力
是增加的
俘获电子以后
所形成的状态
稳定性也是增加的
这是元素的电子亲和能
周期性变化的一个
形象的表示图
我们就可以看到
整个周期从左至右
依次是增加的
特别是到了VⅡA族以后
比第六和第五
都有明显的增加
这也就是为什么
我们的卤化物
相应的比同周期当中的
元素所形成的化合物
更稳定的原因
第五
让我们来看一看
元素的电负性
通常我们用大写的X
下标是p
这样的表示方法
是因为
我们常用的电负性
实际上是由鲍林
根据热化学数据
和分子的键能
总结出来的一套
数学的模型
总结的基础是把氟
这种电负性最强的元素
它的基准点定为4.0
以氟的化合物为基础
讨论其它元素
在相应的结构当中
对于电子的争夺能力
从而建立出一套的
电负性的评价标准
之所以我们这里强调
大多数情况下
我们讨论的是
鲍林的电负性
这也是意味着
在化学的研究当中
还有其它规律
总结出来的电负性
由于时间关系
我们在这里不多以介绍
同学们如果有兴趣
可以关注相应的参考书
和课外的学习内容
元素的电负性
它实际上表述的是
元素的原子
在分子当中
吸引电子的能力
电负性越大
表示的是
元素的金属性越弱
非金属性越强
这就意味着
在形成分子结构当中
元素的原子
对于电子的争夺能力越强
所以对于
同周期的元素来讲
从左至右
电负性是逐渐的增高的
这一规律在各个周期当中
都有相似的变化过程
既然电子的亲和能
和电负性
都与电子的得到相关
那么它们两者之间
到底有什么样的差别呢
如果我们看电负性来讲
电负性就是指
在分子中
成键原子
对于电子的吸引能力
而电子亲和能呢
是指孤立的
单个的气态原子
获得电子的能力
所以这两者之间的差异
就在于
一个是在分子内部
一个是孤立的气态原子
去从环境当中
得到电子的能力
这是两者之间
描述范围的差异
也是它们
两个物理参数之间的
本质的差异
同学们在学习过程当中
一定要加以留意
为了方便大家
去了解电负性
随着周期变化
和主族变化
之间的变化规律
这里我们总结了
电负性的变化规律的
具体数值
我们从
鲍林电负性的
最高的电负性4.0
一直到我们最低的
Fr的0.7
这些数据呢
可以帮助同学们
在以后学习和应用当中
提供最直接的参考
有关电负性
与元素性质的
相互关系
我们在下一节当中
还会继续这个话题
这节课我们就讨论到这
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
