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     核外電子排布的周期性和元素性質(zhì)遞變的關(guān)系  我們已經(jīng)研究了原子核外電子排布的情況.圖3·8中從氫到鉀這19個(gè)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖,是按照它們核電荷數(shù)從小到大的順序而排列的.也就是說,某元素的核電荷是幾它排列的順序數(shù)就是幾.我們把元素按照它們的核電荷數(shù)從小到大進(jìn)行排列的順序數(shù),叫做原子序數(shù).例如,氫原子的核電荷數(shù)是1,排在第1,所以它的原子序數(shù)是1.氮原子的核電荷數(shù)是2,排在第2,所以它的原子序數(shù)是2.鉀原子的核電荷數(shù)是19,排在第19,所以它的原子序數(shù)是19,等等.顯然,原子序數(shù)就是原子的核電荷數(shù)。

    從圖3·8還可以看到,隨著原子序數(shù)(即核電荷數(shù))的遞增,原子最外層電子數(shù)的增加是有一定的規(guī)律的,這就是:第一橫列里,從氫到氮,最外層電子數(shù)從1個(gè)增加到2個(gè);第二橫列里,從鋰到氖,最外層電子數(shù)從1個(gè)依次遞增到8個(gè);第三橫列里,從鈉鈉到氬,和第二橫列里的一樣,最外層電子數(shù)也是從1個(gè)依次遞增到8個(gè).如果我們把這個(gè)圖里未列出的元素,也按它們?cè)有驍?shù)遞增順序排列下去,同樣可以發(fā)現(xiàn),它們的最外電子層里的電子數(shù)也總是由1個(gè)遞增到8個(gè),由此可知,隨著各元素的原子序數(shù)的依次遞增,它們的原子的最外層電子數(shù)就呈現(xiàn)出周期性的變化.

    在上面二節(jié)的學(xué)習(xí)中,我們清楚地看到,元素的性質(zhì)和電子層的結(jié)構(gòu),特別是最外層電子數(shù)有著密切的關(guān)系.所以原子的最外層電子數(shù)的周期性變化,也必然會(huì)表現(xiàn)在各種元素和它的化合物的性質(zhì)上.現(xiàn)在我們把原子序數(shù)1~18的各元素的化合價(jià)、金屬性質(zhì)和非金屬性質(zhì),以及它們最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性等,列于表3·3。

    從表3·3里可以看到,隨著原子序數(shù)的遞增,元素和它們的化合物的性質(zhì),有規(guī)律地變化著.

    我們先看從鋰到氖這8個(gè)元素性質(zhì)的變化。

.   1.化合價(jià)正化合價(jià)逐漸增大.從碳開始出現(xiàn)了負(fù)化合價(jià),并且負(fù)化合價(jià)從一4(碳)逐漸變化到一1(氟);最后一個(gè)元素氖的化合價(jià)是零。

    2.金屬性和非金屬性鋰是一個(gè)非?；顒?dòng)的金屬，鈹?shù)慕饘倩顒?dòng)性比鋰弱,硼已經(jīng)主要表現(xiàn)出非金屬性質(zhì),硼后面的四個(gè)元素碳、氮、氧、氟都是非金屬,而非金屬性質(zhì)依次增強(qiáng),氟是一個(gè)非?；顒?dòng)的非金屬元素.所以,從鋰到氟,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)強(qiáng),最后一個(gè)元素氖,既沒有金屬的性質(zhì),也沒有非金屬的性質(zhì)。

    3.氧化物的水化慟的酸堿性第一個(gè)元素鉀的氧化物的水化物(即工iOH)是一個(gè)強(qiáng)堿,而而第三個(gè)元素硼的氧化物的水化物(即HI3BO3)已是一個(gè)弱酸,到了后面第五個(gè)元素氮,它的氧化物的水化物(即HNO3)已是一個(gè)強(qiáng)酸了.所以,隨著原子序數(shù)的逐漸増大,各元素的氧化物物的水化物,堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強(qiáng)。

    如果再來看一看緊跟在氖后面的8個(gè)元素(即從鈉到瓴)性質(zhì)的變化,我們就不難發(fā)現(xiàn),這8個(gè)元素的化合價(jià)、金屬性質(zhì)和非金屬性質(zhì)以及氧化物的水化物的酸堿性等方面,都和從鋰到氖這8個(gè)元素同樣地變化著.

    所以可以說,元素和它們的化合物的性質(zhì),隨著原子序數(shù)的遞增而變化著.但是這種變化并不是連續(xù)不斷地變下去,而是每隔一定數(shù)目的元素,后面的元素的性質(zhì)基本上重復(fù)出現(xiàn)著前面元素的性質(zhì),也就是說,元素性質(zhì)的變化是周期性的.如果把從鋰到氖和從鈉到氬各排成一排,并使性質(zhì)相似的元素上下對(duì)齊,那末,元素性質(zhì)的周期性變化就能看得更清楚了。

‍ LI Be B  C  N O F Ne

 Na Mg Al Si P S C1 A‍

    這兩排元素都是從一種最活動(dòng)的金屬開始,以一種惰性氣體結(jié)尾.上下對(duì)齊的元素,如鋰與鈉,鈹與鎂,……,它們都具有相似的性質(zhì).

    如果根據(jù)氫的化合價(jià)是1,氨的化合價(jià)是0的特點(diǎn),把它們各放在相同化合價(jià)的元素鋰和氖的上面面,這樣就如圖3·8的排列.這使我們清楚地看到,元素性質(zhì)周期性的遞變,是原子核外電子排布的周期性的反映.

    原子序數(shù)在18以后的元素的性質(zhì),同樣地起著周期性變化,從原子序數(shù)是19的鉀元素起,新的一排元素又開始了.御的性質(zhì)跟鈉的性質(zhì)相似,原子序數(shù)是20的鈣的性質(zhì)眼鎂的性質(zhì)相似,.....

    元素周期律  根據(jù)以上的敘述,我們可以概括出元素性質(zhì)變化的規(guī)律,這個(gè)規(guī)律就叫做元素周期律.就是:元素以及它們所形成的單質(zhì)和化合物的性質(zhì),都隨著元素的原子序數(shù)(核電荷數(shù))的遞增而有周期性的變化.

    元素周期律是在1869年俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫吸取前人和群眾實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)訓(xùn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的.他根據(jù)當(dāng)時(shí)己知的元素(僅63種)和從大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的分析和概括,得出:元素以及由它所組成的單質(zhì)和化合物的性質(zhì),都隨著元素的原子量的遞增而有周期性的變化.當(dāng)時(shí)由于人們對(duì)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還沒有充分認(rèn)識(shí)和研究,所以門捷列夫只能以元素的原子量著手,從原子量的遞變來研究元素性質(zhì)的變化.今天,人們對(duì)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),知道了元素原子量的遞增與原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)的遞增有著密切的關(guān)系,因此就可以更本質(zhì)地來說明元素的性質(zhì)所以具有周期性變化的真正原因,這就是由于元素的原子隨著核電荷數(shù)的遞增,核外電子(主要指最外層上的電子)周期性地重復(fù)著同樣排布的緣故.

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