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新人教版 選擇性必修2
1.2.2 元素周期律（原子半徑、電離能）
第一章 原子結構與性質
在元素周期表中，核外電子周期性排布規律，原子半徑、主族元素的主要化合價、元素金屬性與非金屬性的周期性的變化規律是什么呢？
課堂探究
新課引入
【思考討論】：在必修階段我們進行了元素周期律部分內容的學習，知道原子半徑會呈現周期性的變化，你還記得影響原子半徑大小的因素有哪些嗎？
課堂探究
一、原子半徑
影響
主族元素原子半徑的周期性變化
原子半徑增大
原子半徑減小
核電
荷數
電子的能層數
原子半徑的周期性的遞變
課堂探究
一、原子半徑
主族元素原子半徑的周期性變化
同一周期從左到右，電子能層數相同，隨著核電荷數的增大，原子核對電子的吸引力增大，原子半徑逐漸減小。
同一主族從上到下，核電荷數逐漸增大，電子層數逐漸增多，電子能層數增多為主要因素，原子半徑逐漸增大。
課堂探究
一、原子半徑
課堂探究
1.電子的能層數：電子的能層越多，電子之間的排斥作用越強，最外層電子離原子核越遠，原子半徑增大。
2.核電核數：核電荷數越大，原子核對電子的吸引作用就越大，最外層電子離核越近，原子半徑減小。
一、原子半徑
元素 1 H 2 He
原子半徑/pm 30 122
元素 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
原子半徑/pm 152 111 86 77 70 66 64 160
元素 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
原子半徑/pm 186 160 143 117 110 106 99 191
下表為短周期元素的原子半徑，請以原子序數為橫坐標，原子半徑為縱坐標，畫出前三周期原子半徑變化折線圖
課堂探究
一、原子半徑
1、同周期，從左往右，原子半徑依次減小。
2、同主族，從上往下，原子半徑依次增大。
3、同一周期，稀有氣體原子半徑最小
4、同一周期，金屬原子半徑變化趨勢較大，非金屬原子半徑變化趨勢較小
短周期元素原子半徑周期性遞變規律
課堂探究
一、原子半徑
微粒半徑的比較方法：
1. 一層，先看能層數，能層數越多，一般微粒半徑越大；
2. 二核，若能層數相同，則看核電荷數，核電荷數越大，微粒半徑越??；
3. 三電子，若能層數、核電荷數均相同，則看核外電子數，電子數多的半徑大。
r(O2-) ___ r(S2-) ___ r(Se2-) ___ r(Te2-)
r(O2-) ___ r(F-) ___ r(Na+) ___ r(Mg2+) ___ r(Al3+)
r(Fe) ___ r(Fe2+) ___ r(Fe3+) r(K+) ___ r(Mg2+)
＞
＜
＜
＜
＞
＞
＞
＞
＞
＞
（可選r(Na+)為參照）
課堂探究
一、原子半徑
C
課堂練習
2、下列對原子半徑的理解不正確的是(　　)
A．同周期元素(除稀有氣體元素外)從左到右，原子半徑依次減小
B．對于第三周期元素，從鈉到氯，原子半徑依次減小
C．各元素的原子半徑總比其離子半徑大
D．陰離子的半徑大于其原子半徑，陽離子的半徑小于其原子半徑
C
課堂練習
3、下列離子半徑的大小順序正確的是(　　)
①Na＋：1s22s22p6　 ②X2－：1s22s22p63s23p6
③Y2－：1s22s22p6　 ④Z－：1s22s22p63s23p6
A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞①
D
課堂練習
1.第一電離能：氣態基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量叫做第一電離能，符號表示為I1，單位為kJ/mol。
2.逐級電離能
氣態基態一價正離子再失去一個電子成為氣態基態二價正離子所需的最低能量叫做第二電離能I2，第三電離能I3和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會更加困難，因此同一原子的各級電離能之間存在如下關系：I1課堂探究
二、電離能
電離能可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度：
I1數值越小，原子越容易失去一個電子，金屬性越強；
I1數值越大，原子越難失去一個電子，非金屬性越強。
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二、電離能
電離能的遞變規律
【思考交流】觀察曲線，總結同周期的I1有什么變化規律？有反常嗎？
原子序數
第一電離能（kJ·mol-1）
同一周期，從左往右，元素的第一電離能在總體上呈現變大的趨勢，表示元素原子越來越難失去電子
同一周期，堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大
課堂探究
二、電離能
原子序數
第一電離能（kJ·mol-1）
電離能的遞變規律
同主族元素，自上而下I1逐漸減小，表明自上而下原子越來越易失去電子
思考：堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯系？
堿金屬越活潑，堿金屬的第一電離能越小
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二、電離能
元素第一電離能變化規律
電離能(總趨勢)
高
低
小
大
原子半徑
高
低
電離能(總趨勢)
原子半徑
小
大
金屬性
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二、電離能
特例：
第IIA族元素的電子排布是全充滿的，比較穩定，第一電離能高于第IIIA族元素；
第VA族元素的電子排布是半充滿的，比較穩定，第一電離能高于第VIA族元素。
N:1s22s22p3
O:1s22s22p4
P:1s22s22p63s23p3
S:1s22s22p63s23p4
Be:1s22s2
B:1s22s22p1
Mg:1s22s22p63s2
Al:1s22s22p63s23p1
失去的電子是np能級的，該能級的能量比左邊的ns能級的能量高，則不穩定，容易失去電子，第一電離能較低。
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二、電離能
電離能數值的大小主要取決于原子的核電荷數、原子半徑及原子的電子構型
電離能的影響因素及特例
具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的元素穩定性較高，其電離能數值較大
例如：稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態，其電離能均比同周期相鄰元素大。
一般情況，第一電離能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA
影響因素
特例
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二、電離能
【思考交流1】原子的逐級電離能為什么越來越大？
原子失去一個電子變成+1價陽離子，半徑變小，核電荷數未變而電子數變少，核對外層電子的吸引作用增強，使第二個電子比第一電子難失去，需要更多的能量。
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二、電離能
【思考交流2】觀察逐級電離能和元素常見化合價有什么關系？
Na(g)===Na+(g) + e- I1
Na+(g)===Na2+(g) + e- I2
1s22s22p63s1
1s22s22p6 全滿穩定
1s22s22p6全滿穩定
1s22s22p5
以上是突躍的原因，用此可判斷價態：鈉、鎂、鋁的最高化合價分別是＋1、＋2、＋3
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二、電離能
電離能的應用
①判斷元素金屬性的強弱： I1越小、金屬越容易失電子，金屬性越強；反之越弱。
②判斷元素的化合價
若某元素的In+1>>In，則其常見化合價為+n價。鈉元素I2>I1，所以鈉為+1價。
③判斷核外電子的分層排布情況
當電離能的變化出現突變時，電子層數就有可能發生變化。
④反映元素原子的核外電子排布特點
同周期，元素的I1并不是逐漸增大的，當能量相同的原子軌道在全空、半滿和全滿時，第一電離能就會反常得大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。
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二、電離能
【例1】某主族元素的第一、二、三、四電離能依次為899 kJ·mol－1、1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，則該元素在元素周期表中位于( )
A.第ⅠA族 B.第ⅡA族 C.第ⅢA族 D.第ⅣA族
B
【例2】根據下列五種元素的電離能數據(單位：kJ·mol－1)，判斷下列說法不正確的是( )
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能與U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的s區
D.原子的價電子排布式為ns2np1的可能是T元素
元素代號 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
B
課堂練習
1.某元素的逐級電離能依次為899kJ·mol-1、1757kJ·mol-1、14840kJ·mol-1、18025kJ·mol-1，則該元素在元素周期表中位于 ( )
A.第ⅠA族 B.第ⅡA族 C.第ⅢA族 D.第ⅣA族
B
課堂練習
2．如圖是11～17號元素某些性質的變化趨勢圖，下列說法正確的是
A．y軸表示的可能是第一電離能
B．y軸表示的可能是元素的最低負價
C．y軸表示的可能是原子半徑
D．y軸表示的可能是電負性
【答案】D
【詳解】A．第三周期P最外層電子為半充滿結構，較為穩定，P的第一電離能大于S，故A不符合題意；
B．金屬元素沒有負價，非金屬元素從左至右最低負價逐漸降低，故B不符合題意；
C．同周期元素從左到右，原子序數逐漸增大，原子半徑逐漸減小，故C不符合題意；
D．同周期元素從左到右，電負性逐漸增大，故D符合題意；
故選D。
課堂練習
3．(2023上·河北保定·高二河北定興第三中學校聯考期中)加工饅頭、面包和餅干等產品時，加入的一些膨松劑(如碳酸氫銨、碳酸氫鈉)可中和酸并受熱分解，產生大量氣體，使面團疏松、多孔，生產的食品松軟，易消化吸收。下列說法正確的是
A．鈉元素的焰色反應屬于化學變化
B．第一電離能：O>C>Na
C．基態鈉原子占據的最高能級的電子云輪廓圖呈啞鈴形
D．基態碳原子中能量最高的電子的電子云在空間中有5個伸展方向
課堂練習
【答案】B
【詳解】A．鈉元素的焰色反應屬于物理變化，故A錯誤；
B．同周期元素核電荷數增大，第一電離能整體呈增大趨勢；同主族元素核電荷數增大，第一電離能減小，第一電離能：O>C>Li>Na，故B正確；
C．基態鈉原子占據的最高能級的電子云輪廓圖呈球形，故C錯誤；
D．基態碳原子中能量最高的電子的電子云在空間中有3個伸展方向，故D錯誤；
故選B。
4．(2023下·新疆烏魯木齊·高二兵團二中校考階段練習)下列鈹元素的不同微粒，若再失去一個電子需要能量最大的是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】具有相同電子數時，激發態電子更易失電子，處于穩定結構的原子更難失去電子，且逐級電離能依次增大，據此分析。
【詳解】A．上述為鈹元素激發態原子的軌道表示式，失去一個電子需要的能量為第一電離能；
B．上述為鈹元素基態原子的軌道表示式，失去一個電子需要的能量為第一電離能；
C．上述為Be+基態的軌道表示式，失去一個電子需要的能量為第二電離能；
D．上述為Be+激發態的軌道表示式，失去一個電子需要的能量為第二電離能；
因為C項中的2s軌道中只有一個電子，所以再失去一個電子需要的能量最大，故選C。
課堂練習
1.2.2 元素周期律
原子半徑
元素的電離能
影響因素
原子半徑的遞變規律
同周期：從左至右，核電荷數越大，半徑越小
電子的能層數
核電荷數
同主族：從上到下，核電荷數越大，半徑越大
規律總結：原子或離子半徑的比較方法
粒子半徑比較的一般思路
元素第一電離能的概念與意義
元素第一電離能變化規律
電離能與化合價的聯系
電離能的應用
電離能的影響因素及特例
課堂小結

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