元素周期表

元素性质的周期性趋势

原子半径:原子半径通常在一段时间内减小。这是因为在一个周期内，外层电子被加入到相同的价电子层中。随着质子数的增加，有效核电荷增加。这导致电子对原子核的吸引力增加。因此，原子半径在一段时间内从左到右递减。当我们往下移动一个基团时，在下一个周期会添加一个新的电子层。因此，价电子离原子核更远。所以，原子半径随着我们往下移动而增加。

离子半径:阳离子比它的母原子小，因为它的电子数少，而其核电荷保持不变。另一方面，阴离子比它的母体大，因为电子的加入导致电子之间的排斥力增加，有效核电荷减少。

等电子的物种:具有相同电子数的原子或离子称为等电子物质。例如，0^{2 -}F^-, Na⁺和毫克^２＋有相同数量的电子(10)。因为它们的核电荷不同，它们的半径也不同。正电荷较大的阳离子由于电子对原子核的吸引力较大，其半径较小。负电荷较大的阴离子由于电子间的斥力较大，其半径也较大。

电离作用焓:从处于基态的孤立气体原子(X)中移除电子所需的能量称为电离焓。从原子中除去一个电子总是需要能量的。因此，电离焓总是正的。第二次电离焓比第一次电离焓大，因为从离子中除去一个电子比从原子中除去一个电子要困难得多。

这张图显示了第二周期元素的第一电离焓。最小值为碱金属，最大值为惰性气体。同样的趋势可以在每个时期观察到，最小值出现在碱金属和最大值出现在稀有气体(如下图所示)。

电离焓增加的趋势可归因于在一段时间内，后续电子的加入使有效核电荷增加。这与我们在一个周期内原子半径的减小是一致的。当我们往下移动一个基团时，就会增加一个新的电子层，导致电离焓降低。这解释了反应性在一组中增加而在一段时间内减少的原因。

在第一张图中，你会注意到硼(Z = 5)的电离焓小于铍(Z = 4)，尽管硼的核电荷更大。为了理解这一点，让我们看一下这些元素的电子排布。

他(4):1秒²2 s²

B (5): 15²2 s²2 p¹

对于铍，最外层的电子在s轨道上，而硼的最外层电子在p轨道上。s轨道上的电子比p轨道上的电子更容易被原子核吸引。因此，铍的电离焓小于硼的电离焓。这是因为一个完全填满的内轨道有效地屏蔽了最外层的电子，使其不受核电荷的影响。

电子增益焓:向中性气体原子(X)添加电子时的焓变称为电子增益焓。给原子增加一个电子的过程可以是吸热的，也可以是放热的，这取决于元素。所以，电子增益焓可以是负的，也可以是正的。例如;卤素有很高的负电子增益焓因为它们只需要获得一个电子就能得到惰性气体构型。但是稀有气体有非常高的正电子增益焓因为电子必须进入下一个更高的主量子能级;导致一个非常不稳定的电子构型。电子增益焓在元素周期表右上方的惰性气体之前有很大的负值。

与电离焓相比，电子增益焓的变化不太系统。一般来说，在一段时间内，电子增益焓从左到右变得越来越负。这是因为有效核电荷的增加使得一个电子更容易被添加到一个较小的原子上。电子焓越低，负的越小。

但是O或F的电子增益焓小于后面元素的负焓。这是因为额外的电子进入较小的n = 2量子能级，并且受到该能级中存在的其他电子的显著排斥。对于S或Cl, n = 3量子能级，电子-电子斥力要小得多。

电负性:原子(在化合物中)吸引共用电子的能力的一种定性度量称为电负性。电负性在一个周期内增加，在一个基团中减小。这可以与原子半径相关联。所以，电负性随着原子半径的减小而增大。金属的电负性较小，而非金属的电负性较大。卤素的电负性最高。

化学性质的周期性趋势

价态或氧化态的周期性

代表性元素的价电子数通常(虽然不一定)等于最外层轨道上的电子数和/或等于8减去最外层电子数。现在，氧化态这个词经常被用来表示价态。特定化合物中元素的氧化态被定义为该元素的原子根据该化合物中其他原子的电负性而获得的电荷。

为了理解这一点，让我们以两种氧的化合物为例，即of₂和钠₂。这些元素的负性由高到低依次为:F b> O b> Na。

F、O、Na的最外层电子构型如下:

F: 2 s²2 p⁵

O: 2 s²2 p⁴

拿拿淋:3 s¹

F很容易得到1个电子，得到惰性气体构型。因为of中有两个氟原子₂因此，氧与氟原子共用两个电子，形成这种化合物。在这个化合物中，F的氧化态是-1，而O的氧化态是+2。

钠可以很容易地放弃1个电子来获得惰性气体构型。所以Na的氧化态是+1而O的氧化态是-2₂O。

这个例子表明氧的氧化态可以是-2或+2。

第二周期元素的反常性质

第1组和第2组以及第13-17组的第一个元素在许多方面与各自组中的其他元素不同。例如;与其他碱金属不同，锂形成共价化合物。同样，铍形成共价化合物，而这些基团的其他成员通常形成离子化合物。锂和铍的行为更类似于下一族的第二元素，即Mg和Al。这种相似性在周期性质中称为对角关系。

这是因为它们的体积小，电荷/半径比大，电负性高。此外，基团的第一个成员只有4个价轨道(2s和2p)可以成键，而基团的第二个成员有9个价轨道(3s, 3p, 3d)。因此，每个基团的第一个成员的最大共价是4。另一方面，该族的其他成员可以扩展它们的价电子层以容纳4对以上的电子。此外，p位元的第一个元素表现出更强的与自身形成多重键的能力，如C=C, C≡C, C=N, C≡N, N=O等。

化学反应性的周期趋势:元素周期表最左边和最右边的元素是高活性元素，而中间的元素是中等活性元素。

元素周期表趋势摘要

在一段时间内增加:电子增益焓，电离焓，非金属性质，电负性
在一段时间内减少:金属性质，原子半径
向下增加一组:原子半径
下降一组:电负性，电离焓，电子增益焓