9.4 元素周期律

A.元素周期律

a.最外层电子数规律 随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现从1到8的周期性变化（第一周期除外）。
  
b.主要化合价规律
  

  规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化
  第二周期最高正价：\(+1 \rightarrow +5\) (\(O\)、\(F\)特殊)；最低负价（通常不考虑金属）：\(-4 \rightarrow -1\)
  第三周期最高正价：\(+1 \rightarrow +7\)；最低负价（通常不考虑金属）：\(-4 \rightarrow -1\)
  也就是说，除了特殊情况以外，一般而言元素的最高化合价等于其族序数。

注意

氟得电子能力极强，在化合物中永远为-1价。氧的理论最高化合价为+6，但是（目前）还没有合成出+6价氧的化合物。

c.原子半径

注意

高中范围内，原子半径的比较不考虑0族元素。

  1.H的原子半径最小，其次是F原子。一般的，越往下原子半径越大，越往左原子半径越大。
  2.电子层数相同时（同个周期），随原子序数递增，原子半径减小。（序大径小）
  如 \(Na > Mg > Al > Si > P > S > Cl\)
  3.最外层电子数相同时（同个主族），随电子层数递增原子半径增大。
  如 \(O < S < Se < Te < Po\)
  常考特殊元素：Na是短周期主族元素中原子半径最大的元素。
d.离子半径
  核电荷数↑ ⇒ r↓，e⁻ 个数 ↑ ⇒ r↑。
  1.同种元素的离子半径：\(e^-\) 个数 \(\uparrow\)，\(r \uparrow\)。
  阳离子 \(<\) 中性原子 \(<\) 阴离子
  如 \(H^- > H > H^+\)、\(Cl^- > Cl\)
  2.电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。
  核电荷数越大 \(\rightarrow\) 半径越小
  如 \(O^{2-} > F^- > Na^+ > Mg^{2+} > Al^{3+}\)（以上微粒均含 \(10e^-\)，核电荷数分别为 \(8, 9, 11, 12, 13\)）
  3.带电荷相同的离子，电子层越多，半径越大。
  如 \(Li^+ < Na^+ < K^+ < Rb^+ < Cs^+\)
e.金属性强弱比较

	Na	Mg	Al
与水或酸反应 / 现象	与冷水反应非常剧烈，产生的气体推动钠球运动，放出大量的热，使钠熔化	与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速，放出气体。与酸反应剧烈，放出气体	与沸水几乎不反应；与酸反应较快，放出气体
单质与水或酸置换出氢气的难易程度	易 \(\rightarrow\) 难
最高价氧化物对应的水化物碱性强弱	\(NaOH\) (强碱)	\(Mg(OH)_2\) (中强碱)	\(Al(OH)_3\) (两性氢氧化物)
结论	金属性/失电子能力：\(Na > Mg > Al\)

注意

中强碱属于弱碱，中强酸同理。

f.非金属性强弱比较

元素符号		\(Si\)	\(P\)	\(S\)	\(Cl\)
单质与氢气反应的情况	条件	高温	磷蒸汽与氢气	需加热	光照或点燃
	反应的难易程度	难到易
	氢化物的化学式	\(SiH_4\)	\(PH_3\)	\(H_2S\)	\(HCl\)
	氢化物的稳定性	弱到强
	氢化物的还原性	强到弱
最高价氧化物对应的水化物	化学式	\(H_2SiO_3\)	\(H_3PO_4\)	\(H_2SO_4\)	\(HClO_4\)
	名称	硅酸	磷酸	硫酸	高氯酸
	酸种类	弱酸	中强酸	强酸	最强无机酸
	酸性强弱变化	弱到强
结论	非金属性/得电子能力	\(Si < P < S < Cl\)

g.主族中的金属/非金属分区