中级无机化学[第七章元素与元素性质的周期性] 山东大学期末考试知识点复习

山东大学化学院 中级无机化学 期末复习知识点总结 第七章第七章 元素与元素性质的周期性元素与元素性质的周期性 1 周期表与元素 周期表的分区 按原子最后一个电子占据的轨道 周期表中元素可分为 5 个 区 s 区的价电子构型为 ns 1 2 p 区的价电子构型为 ns2np1 6 d 区的价电子构型 为 n 1 d 1 9ns1 2 ds 区的价电子构型为 n 1 d10ns1 2 f 区的价电子构型为 n 2 f 0 14 n 1 d0 2ns2 构造原理 基态多电子原子的电子填充原子轨道的一般次序为 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 构造原理的前提条件是连续轨道间具有较大的能级差 而电子间的排斥作用 相对较小 对于 d 区元素与 f 区元素 由于价轨道间能级差较小 当电子间排斥 作用超过轨道间能级差时 原子的价电子构型就会出现提前到达全满 半满的不 符合构造原理的特殊构型 通常 亚层轨道为全满或半满时比较稳定 2 原子性质的周期性 1 原子半径一般规律 同一族元素 从上到下原子半径依次增大 同一周 期主族元素 从左到右原子半径依次减小 镧系收缩 从镧到镥 原子半径和三价离子半径逐渐减小 镧系收缩造成镧 系后第三系列过渡元素的原子半径比一般的增大幅度小 与第二系列过渡同一族 元素的原子半径接近 d 电子也具有较差的屏蔽效应 造成 d 区元素半径收缩 原子半径存在不同的类型 主要有金属半径 离子半径 共价半径 van der Waals 半径 使用时需要注意 2 电离能 元素第一电离能的一般规律 同一族元素 从上到下逐渐减小 山东大学化学院 中级无机化学 期末复习知识点总结 同一周期元素 从左到右大体上依次增大 元素第一电离能最小的元素为周期表 左下角的 Cs 元素第一电离能最大的元素为周期表右上角的 He 该规律一般可 用原子有效核电荷 Zeff的变化规律来解释 3 电子亲和能 电子亲和能的周期性变化比较复杂 变化趋势不很清晰 粗略的规律为 同一周期元素 从左到右原子电子亲和能依次增大 这可用原子 有效核电荷 Zeff的变化规律来解释 同族元素的电子亲和能变化幅度不大 第 1 族元素的电子亲和能从上到下依 次减小 13 族 14 族 16 族 17 族元素 同一族元素的电子亲和能是第 3 周期 元素最大 并且由此向下依次减小 第 2 周期的 B 和 O 的电子亲和能在本族中最 小 C 和 F 位于本族第 3 周期元素之下 主族元素 Be Mg N 及 18 族元素的电 子亲和能为吸收的能量 第 2 族与第 15 族元素的电子亲和能由吸能变为放能 并且从上到下依次增大 4 电负性 一般规律 同一周期元素 从左到右电负性依次增大 同一族 元素 从上到下电负性变小 电负性大的元素位于周期表的右上角 电负性小的 元素位于为周期表的左下角 电负性也存在不同的定义与标度 例如 Pauling 电负性 Mulliken 电负性 Allred Rochow 电负性 Allen 电负性 使用时也需注意数据的一致性 3 主族元素性质变化的一般规律 1 单质 熔点和沸点 同族元素从上到下 金属熔点和沸点趋向于依次降低 非金属 熔点和沸点趋向于依次上升 单质晶体结构 周期表从左到右晶体结构由金属晶体逐渐过渡到分子晶体 2 氧化态 s 区元素 价电子构型为 ns 1 2 常见氧化态为 M M2 山东大学化学院 中级无机化学 期末复习知识点总结 p 区元素 价电子构型为 ns 2np1 6 具多种氧化态 最高氧化态为族氧化态 其他氧化态通常相差 2 的倍数 对于较轻元素 族氧化态是最稳定氧化态 对于 较重元素 比族氧化态低 2 的氧化态为最稳定氧化态 由于惰性电子对效应 13 族元素从 Al 到 Tl 14 族元素从 Ge 到 Pb 15 族元素从 P 到 Bi 高氧化态稳定 性递减 低氧化态趋向稳定 稀有气体 价电子构型为 ns 2np6 最外层为全充满稳定结构 化学性质极不 活泼 至今只制备出了 Kr Xe 和 Rn 的真正的化合物 其中 Xe 的化学性质研究 得较充分 Xe 的主要氧化态有 和 如 XeF2 XeOF2 XeO3和 XeO4 Kr 的主要氧化态为 如 KrF2 3 含氧酸 酸性 同一周期元素 同种类型的含氧酸 从左到右酸性增强 同一主族相 同类型的含氧酸 从上到下酸性依次减弱 一般用中心原子电负性的变化来解释 氧化性 同一周期元素含氧酸的氧化性从左到右增强 值显著升高 同一 族元素含氧酸的氧化性从上到下呈现波浪式变化 第 2 4 6 周期的 值较高 第 3 5 周期的 值较低 4 元素性质变化的 反常性 1 氢的特殊性 1 氧化态 与碱金属相似 1 氧化态 与卤素相似 H 为 强还原剂 2 第2周期元素的特殊性第2周期元素具有效核电荷Zeff很高的1s 2原子实 使价电子所受吸引力大 并且没有可用的 d 轨道参与成键 因此第 2 周期元素与 第 3 周期元素的单质性质及化合物性质存在巨大差别 例如 第 2 周期元素 Li Be 性质具有特殊性 N O F 的含氢化合物容易生成氢键 与金属形成的化合物 离子性较强 碳元素具有最强的自相成链能力 多数有生成重键的特性 p 区元 素不易呈现出族氧化态 最高配位数仅为 4 3 对角线关系 某些位于对角线上的第 2 周期元素与第 3 周期元素性质相 山东大学化学院 中级无机化学 期末复习知识点总结 似 例如 Li 和 Mg Be 和 Al B 和 Si 4 第二周期性 指每族元素的物理化学性质 从上到下并非简单地直线形 递变 而是呈现 锯齿形 变化这一现象 也称为 副周期性 该现象与同族 元素原子的电子结构变化有关 5 第 4 周期 p 区元素的反常性 从第 4 周期开始 d 轨道中逐一填充电子 由于 d 电子屏蔽效应较差造成的 d 区元素半径收缩使第 4 周期过渡后 p 区元素的 有效核电荷变大 因而原子半径与第 3 周期元素相差不大