元素週期/有關短週期元素的一些規律

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  (1)具有相同電子層排布的原子和離子的關係


  ①陰離子與同週期稀有氣體元素原子的電子層排布相同,陽離子與上一週期稀有氣體元素原子的電子層排布相同。如第2週期的O2-、F-與Ne原子的電子層排布相同,第3週期的Na+、Mg2+、Al3+與Ne原子的電子層排布相同。第3週期的S2-、Cl-,第4週期的K+、Ca2+,都與Ar原子的電子層排布相同。


  ②陰離子半徑越大,則它在週期表中的原子序數越小,如離子半徑O2->F-,則氧原子序數小於氟。陽離子半徑越大,則它在週期表中的原子序數越小,如離子半徑Na+>Mg2+>Al3+,則原子序數Na<Mg<Al。


  (2)常見電子數相同的微粒


  10電子分子:Ne、CH4、NH3、H2O、HF等。


  10電子離子:O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、OH-、H3O+等。


  18電子分子:Ar、F2、H2O2、H2S、C2H6、CH3OH等。


  18電子離子:S2-、Cl-、K+、Ca2+、[O2]2-、HS-等。


  (3)常見質子數相同的微粒


  含9個質子的微粒:F、-OH、-CH3、F-等。


  含10個質子的微粒:Ne、CH4、NH3、H2O、HF等。


  含11個質子的微粒:Na+、NH4+、H3O+等。


  含14個質子的微粒:N2、CO、C2H2等。


  含16個質子的微粒:S、S2-、O2、[O2]2-、C2H4、HCHO等。


  含17個質子的微粒:Cl、Cl-、HS-等。


  含18個質子的微粒:Ar、F2、H2O2、H2S、C2H6、CH3OH等。


  (4)元素的化合價與所在主族的關係


  ①一般情況下,元素的原子序數與元素主要化合價的數值,在奇偶性上保持一致。即主要化合價的數值為奇數的元素,其原子序數也為奇數;主要化合價的數值為偶數的元素,其原子序數也為偶數。


  ②原子序數的奇偶與主族族序數的奇偶存在著一致性。主族序數為偶數的族,所含元素的原子序數都是偶數;主旋序數為奇數的族,所含元素的原子序數都是奇數。

  ③正負化合價代數和等於0的元素為ⅣA族的元素;正負化合價代數和等於2的元素的ⅤA族的元素;正負化合價代數和等於4的元素為ⅥA族的元素;正負化合價代數和等於6的元素為ⅦA族的元素。


  ④由核外電子排布特徵推導元素種類


  原子次外層電子數是最外層電子數2倍的元素是Li、Si。


  原子次外層電子數與最外層電子數相等的元素Be、Ar。


  原子次外層電子數是最外層電子數1/2的元素是C。


  原子次外層電子數是最外層電子數1/3的元素是O。


  原子次外層電子數是最外層電子數1/4的元素是Ne。


  最外層電子數等於電子層數的元素有H、Be、Al等。


  最外層電子數是電子層數2倍的元素有He、C、S、Kr。


  ⑤由電子排布特徵推導元素在週期表中的位置

  最外層電子數是次外層電子數的2倍或3倍的元素,必在第二週期。


  最外層電子數為2的元素可能在ⅡA族,也可能為He。


  原子次外層上有2個電子的元素,一定是第2週期的元素。原子次外層上有8個電子的元素,不一定是第3週期的元素。


  (5)元素的單質與酸(或水)反應時,由生成H2的量推算該元素在週期表中的位置


  1mol金屬反應產生0.5mol H2時,該金屬為ⅠA族的元素,或者說該金屬顯+1價。


  1mol金屬反應產生1mol H2時,該金屬為ⅡA族的元素,或者說該金屬顯+2價。


  1mol金屬反應產生1.5mol H2時,該金屬為ⅢA族的元素,或者說該金屬顯+3價。


  (6)對角線規律


  在元素週期表中,第2、3週期相鄰主族的左上方元素與右下方元素,其單質與同類化合物的化學性質相似,這一規律通常稱為對角線規律。如Li與Mg、Be與Al、B與Si。


  (7)原子結構、元素性質中的例外


  ②原子最外層電子數小於4的元素一般是金屬元素,但H、He、B都是非金屬元素。

  ③絕大多數主族元素最高正價等於主族的族序數,但O、F例外。

  ④非金屬單質中一般存在非極性共價鍵,其分子為非極性分子,但O3為極性分子。

  (8)第2週期元素性質的特殊性

  ①氫氟酸的酸性比其他氫鹵酸的酸性要弱得多,即HF<HCl<HBr<HI。

  ②氟化氫、水、氨與其同主族元素的氫化物相比,熔、沸點要高許多。

  ③氮和磷都是ⅤA族的元素,氮只有三鹵化物,磷除了三鹵化物之外還有五鹵化物。氮能形成N2分子,而磷不能形成P2分子。

  ④碳和矽都是ⅣA族元素,CCl4常溫下與水不反應,而SiCl4在常溫下強烈水解最終生成物是H4SiO4和HCl。CO2的晶體是分子晶體,而SiO2的晶體則是原子晶體。

  ⑤鹼金屬中第2週期的Li,其鹵化物具有共價性。LiF、Li3PO4、Li2CO3在水中的溶解性,比同族其他鹼金屬的相應化合物的溶解性要小得多。Li的化合物穩定性小,如Li2CO3、LiOH受熱可分解,而其他鹼金屬的碳酸鹽、氫氧化物要穩定得多。鹼金屬在空氣中加熱時,一般形成過氧化物或超氧化物,但Li卻是生成Li2O。

  (9)元素金屬性、非金屬性的判斷規律


  該元素即顯金屬性,又顯非金屬性;其氧化物為兩性氧化物,其最高價氧化物對應水化物為兩性氫氧化物,如鈹(Be)、鋁(Al)、鍺(Ge)等。

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