菊座理化实验室 化学 · 选择性必修二

核外电子排布与元素性质递变

第三周期四种元素都排三层 · 原子结构与性质

第一电离能 待显示kJ/mol
电子排布 待显示
状态 Na 未显示

文献值,不是实测

核外电子排布模型:中心是原子核,外面三层电子壳层,右侧条形图比较四种元素的原子半径和第一电离能。

先猜钠原子的最外层有几个电子?

先选一个,再看结论和实验。

结论1 个。从钠到氯,最外层电子从 1 增到 7。

第 1 镜 · 装置 装置:第三周期 Na、Mg、Al、Cl 都排三层电子,右侧比较原子半径和第一电离能。

第 1 镜 · 0.0 / 8.0 s
改变条件
元素
换元素只换排布,半径和电离能都是文献值

先选一种元素,再点播放,看电子怎样按 K、L、M 三层排上去。

要点 · 记忆点

原子结构与性质
记住这句

同周期从左到右,半径变小、电离能总体变大,Mg→Al 和 P→S 会往下掉。

排布先内后外

第 n 层最多 2n² 个电子,最外层不超过 8 个。Na、Mg、Al、Cl 都是三层,电子依次排在 K、L、M 上。

半径为什么越来越小

电子层数没变,核电荷数从 11 增到 17,原子核把外层电子拉得更紧,半径从 186 pm 减到 99 pm。

电离能有两处反常

Mg 的 3s 轨道刚好排满,比较稳定;Al 多出的那个电子在 3p 上,能量高,更容易失去,所以 Al 比 Mg 小。同理 P 的 3p 半满更稳,S 反而比 P 小。这两处是第三周期的倒挂。

Cl 为什么难失电子

最外层有 7 个电子,离 8 电子结构只差一个,核对外层吸引又强。它更愿意得电子,第一电离能是四种里最大的。

易错2,8,1 只说明每层几个电子,说明不了轨道形状、方向和自旋。半径要在同周期或同主族里比,跨过去两个因素一起变。

观察什么

排布顺序

电子先一个个填满 K 层,再填 L 层,最后到 M 层。内层没满,外层不会有电子。

最外层

从 Na 到 Cl,最外层电子从 1 增到 7,M 层一点点填满,最外层用强调色标出。

条形图

半径的条一根比一根短。电离能的条里 Cl 最长,Al 比 Mg 短一截,正是其中一处反常。

这个实验在说明什么

这页要看清的是:同一周期的元素,电子怎么一层层排,半径和第一电离能又为什么这样走。Na、Mg、Al、Cl 都排三层,右边用条形图把两种性质并排摆出来比。

换元素只换排布:电子从 K 层排起,排满再往 L 层、M 层排,最外层用强调色标出。半径和电离能按文献值给出,排布是画出来的,性质是查来的,两者对照着看。

半径要在同周期或同主族里比,跨过去两个因素一起变,结论就不成立。画布上的电子点只是模型示意,不表示电子的真实运动轨迹;Mg→Al 和 P→S 两处倒挂,本页四种元素里只画到了 Mg→Al。

电子排布、原子半径和第一电离能都是文献值,画布上的电子点只是模型示意,不表示电子的真实运动轨迹。教材:人教社电子课本 · 化学选择性必修 2。

讲给家长听

合上这一页,说说同周期从左到右原子半径和电离能怎么变。

卡住了?看一眼

半径变小,电离能总体变大,镁到铝、磷到硫会往下掉。