原子半径及其变化规律【新教材备课精研】高二化学 （人教版2019选择性必修2）

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修2第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质元素周期律

学习

目标PART01PART02能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小。通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。第2课时原子半径及其变化规律一、元素周期律1.相关等式①原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数

②主族序数=最外层电子数=价电子数

=该元素的最高正化合价（除氧氟）③周期数=该元素的原子的电子层数复习回顾2.元素主要化合价的周期性变化取决于原子最外层电子数的周期性变化第一周期第二周期第三周期①同周期从左到右：最高正价＋1→＋7；最低负价-4→-1→0；

(O和F无最高正价)③非金属：最高正价＋|最低负价|＝8(H、O、F除外)②最高正价＝主族序数＝最外层电子数(O、F除外)金属无负价；H最高价为＋1最低价为－1；O无最高正价，最低价为－2；F无正化合价，最低价为－1。写出ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物和最高价氧化物对应的水化物的通式。

1B

AlSiGeAs

Sb

Te

2

3

4

5

6

7ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0

Po

At非金属性逐渐增强

金属性逐渐减弱金属性逐渐增强非金属区

金属区0族元素最强

非金属性逐渐减弱最强3.元素金属性和非金属性的周期性变化（1）金属性的比较方法①最高价氧化物对应的水化物（碱）的碱性越强，金属性越强。②与水或酸反应的剧烈程度，越剧烈，反应放出的氢气越快，金属性越强。（2）非金属性的比较方法①最高价氧化物对应的水化物（含氧酸）的酸性越强，非金属性越强。②与氢气反应的难易程度，越容易反应，非金属性越强。③氢化物的稳定性，越稳定，非金属性越强。原子半径和离子半径元素周期律的本质是:随着原子序数的递增,原子核外电子排布呈周期性变化。元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电离能和电负性的周期性变化。

电子在核外运动没有固定轨道，只是概率分布不同，因此原子没有一个明确的界面。人们假定原子呈球体，借助相邻原子的核间距来确定原子半径。根据原子之间的作用力不同，将原子半径分为共价半径、金属半径、范德华半径。二.原子半径共价半径：同种元素的两个原子以共价单键结合时，它们核间距的一半即是该原子的共价半径。Cl2Br2198pm228pmCl的共价半径99pmBr的共价半径114pm金属半径：

金属单质的晶体中，两个最相邻的金属原子核间距的一半即是该金属原子的金属半径。286pm铝原子的金属半径143pm金属铝范德华半径：

稀有气体原子之间以范德华力相互接近，低温下稀有气体单质在以晶体存在时，两个相邻原子核间距的一半即是范德华半径。D=2r1.影响原子半径大小的因素电子的能层数核电荷数电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大。核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。同一周期，从左往右原子半径由大到小呈现周期性变化。同一主族，从上往下原子半径由小到大递变。

观察元素周期表中主族元素的原子半径变化有何规律？常见原子的半径核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。电子的能层越多，电子之间的排除作用越大，将使原子的半径增大。你能解释元素周期表中主族元素原子半径呈现周期性变化的原因了吗？注意：这两种作用是同时存在，相互竞争的关系。原子半径同周期同主族从左到右，随核电荷数增大，原子半径减小。从上到下，随电子的能层数增多，原子半径增大。原子半径取决于电子的能层数核电荷数原子半径越大能层数越多能层数相同核电荷数越大核对电子的引力也就越大导致原子半径越小(1)影响因素(2)递变规律小结：原子能层数多的元素的原子半径是否一定大于原子能层数少的元素的原子半径？【答案】不一定，原子半径的大小由核电荷数与原子的能层数两个因素综合决定，如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。主族元素原子半径的周期性变化【思考与讨论】2．比较Na与Na＋、Cl与Cl－的半径大小，并说明理由。3．具有相同电子层结构的离子，如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的半径大小关系如何？为什么？【答案】r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，原子核对电子的引力越大，其微粒半径越小。【知识拓展】比较以下简单离子的半径大小？②r(Al3＋)r(O2－)＜①r(Cl－)r(Br－)＜③r(Fe3＋)r(Fe2＋)＜核外电子排布相同的离子，越得电子半径越大，反之越小。电子能层数越多，半径越大。电子能层数一致，核电荷数越小，半径越大。电子能层数、核电荷数均一致，电子数越大，半径越大。

r(N3-)＞r(O2-)＞r(F-)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)

r(P3-)＞r(S2-)＞r(Cl-)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)

常见题型：

核外电子排布相同的离子半径比较电子的能层数原子半径越大能层数越多特例：rLi>rAl核电荷数能层数相同原子半径越大核电荷数越小①②核外电子数原子半径越大核外电子数越多核电荷数和能层数都相同③

比较微粒半径的一般思路(1)“一层”:先看电子层数,电子层数越多,微粒半径一般越大。(2)“二核”:若电子层数相同则看核电荷数,核电荷数越大,微粒半径越小。(3)“三电子”:若电子层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径大。规律总结例1：比较原子（离子）半径大小的方法(1)r(Na)

r(Mg)

r(Al)

r(Si)

r(P)

r(S)

r(Cl)(2)

r(Li)

r(Na)

r(K)

r(Rb)

r(Cs)(3)

r(K)

r(Al)>>>>>><<<<>(4)

r(Cl－)

r(Cl)，

r(Fe)

r(Fe2＋)

r(Fe3＋)(5)

r(O2－)

r(F－)

r(Na＋)

r(Mg2＋)

r(Al3＋)(6)

r(Li＋)

r(Na＋)

r(K＋)

r(Rb＋)

r(Cs＋)；r(O2-)

r(S2-)

r(Se2-)

r(Te2-)(7)

r(K＋)

r(Na＋)

r(Mg2＋)>>>>>>><<<<<<<>>若短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构。(1)四种元素在周期表中的相对位置如何？提示短周期元素的离子：aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则：a－2＝b－1＝c＋3＝d＋1，且A、B在周期表中C、D的下一周期。(2)原子序数从大到小的顺序是什么？提示a＞b＞d＞c。(3)离子半径由大到小的顺序是什么？提示C3－＞D－＞B＋＞A2＋。深度思考3。微粒半径大小规律原子半径同周期元素，随着原子序数递增，其原子半径逐渐减小(稀有气体除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)同主族元素，随着电子层数递增，其原子半径逐渐增大。例：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)离子半径同种元素的粒子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)离子半径电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小。例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，r(O2－)<r(S2－)<r(Se2－)<r(Te2－)核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较r(K＋)与r(Mg2＋)可选r(Na＋)为参照：r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)解析:由四种元素基态原子的电子排布式可知,①为S原子,②为P原子,③为N原子,④为F原子,其中P、S元素处于第三周期,P原子的核电荷数小于S,则P的原子半径大于S;N和F元素处于第二周期,N原子的核电荷数小于F,则N的原子半径大于F;S原子比N原子多一个电子层,则S的原子半径大于N原子,综上所述,原子半径由大到小的顺序为P>S>N>F。1.四种元素基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。四种原子按半径由大到小的顺序排列正确的是(

)A.①>②>③>④ B.②>①>③>④C.②>①>④>③

D.①>②>④>③B2。已知短周期元素的离子aA2＋、

bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是

(

)A．原子半径：A>B>D>CB．原子序数：D>C>B>AC．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋D．单质的还原性：A>B>D>C【解析】aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都是短周期元素的离子，其原子序数不会超过18，因而它们都是主族元素。由于它们的电子层结构相同，因而C、D位于A、B的上一周期，为非金属元素，且原子序数D>C，A、B为金属元素且原子序数A>B，因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为A>B>D>C，B项错误；由于A、B在C、D的下一周期，又是原子半径较大的金属元素，因而A、B的原子半径肯定比C、D的大，由同周期元素原子半径的递变规律知B>A>C>D，A项错误；电子层结构相同的离子，阴离子半径必大于阳离子半径，且带负电荷越多半径越大，阳离子带正电荷越多半径越小，故离子半径由大到小的顺序为C3－>D－>B＋>A2＋，C项正确；单质中同周期的A、B为金属，A原子序数大于B，故还原性应为B>A。同周期非金属元素C、D，C的原子序数小于D，C的还原性应大于D，D项错误。【答案】C【方法技巧】具有相同电子层结构的粒子遵循“序大径小”的规律，即原子序数越大，粒子半