第 四 章 · 必修第一册

物质结构 元素周期律

把 118 种元素排进一张表,化学从"记知识"变成"看规律"。本章的三件大事:原子结构(质子定身份)、周期律(性质随核电荷数周期性变化)、化学键(原子为什么手拉手)。

4.1 原子结构

概念质子定身份,中子定同位素

原子 = 原子核(质子 + 中子)+ 核外电子。核电荷数 = 质子数 = 原子序数,决定元素种类。
质量数 A = 质子数 Z + 中子数 N,记作 ᴬ_ZX(如 ²³₈₉₂U:92 个质子、146 个中子)。
核素:具有一定质子数和中子数的原子(¹H、²H、³H 是三种核素);同位素:同元素不同核素互称(¹²C 与 ¹⁴C)。
原子中:质子数 = 核外电子数(电中性);阳离子失电子、阴离子得电子。

4.2 元素周期表 ⭐

结构7 周期 18 列 16 族

编排原则:按原子序数(= 质子数)递增排列,电子层数相同的为一个周期(7 个),最外层电子数相同的为一个族(18 列 16 族:7 主族 A、7 副族 B、Ⅷ 族、0 族)。
周期分类:短周期(1~3,2/8/8 种元素)、长周期(4~5,18 种)、不完全周期(7,32 种)。
族的规律:主族序数 = 最外层电子数;同主族从上到下金属性增强、非金属性减弱。
位置—结构—性质三角:位置 ↔ 电子层结构 ↔ 金属性/非金属性。
🔬 故事:门捷列夫的"神预言"
1869 年门捷列夫把 63 种已知元素按原子量排队,发现性质周期性重复——他大胆地为"尚未发现的元素"留下空位,并预言了"类铝(镓)""类硼(钪)""类硅(锗)"的性质。1875 年法国人发现镓,密度实测 4.7,门捷列夫写信说"请重测,应为 5.9 左右"——重测果然 5.9!全世界为之震动。周期表从此成为化学的"地图",门捷列夫说:"科学是真的,因为它符合自然。"

实验交互元素周期表探索器 ⭐⭐(点击 118 种元素)

点击任意元素查看详细信息;用类别着色或按原子半径/电负性渲染,直观感受周期律:

试试切换"原子半径"着色:同周期从左到右半径递减(蓝→红);同主族从上到下递增——这正是周期律最直观的几何表达。

4.3 元素周期律

规律随核电荷数递增,性质周期性变化

同周期(左→右):半径减小、金属性减弱、非金属性增强、最高正价 +1→+7、最高价氧化物水化物酸性增强(NaOH < Mg(OH)₂ < Al(OH)₃ < H₂SiO₃ < H₃PO₄ < H₂SO₄ < HClO₄)。
同主族(上→下):半径增大、金属性增强、非金属性减弱、气态氢化物稳定性减弱(HF > HCl > HBr > HI)。
金属性/非金属性强弱的判断实验:与水(酸)反应剧烈程度、最高价氧化物水化物碱性/酸性、单质置换、氢化物稳定性。
对角线规则:Be 与 Al、Li 与 Mg 性质相似。

4.4 化学键

概念离子键与共价键

离子键:阴、阳离子间的静电作用(活泼金属 + 活泼非金属:NaCl、MgO、Na₂O₂)。
共价键:原子间共用电子对(非金属之间:HCl、H₂O、CO₂、N₂)。极性共价键(不同原子 H—Cl)与非极性共价键(同原子 H—H)。
电子式书写:NaCl 中 Na⁺[:Cl̈:]⁻;HCl 中 H:Cl̈:。
判断口诀:活泼金属化合物 → 离子键;非金属单质与共价化合物 → 共价键;含铵根的盐两者兼有(NH₄Cl 中 N—H 共价键 + NH₄⁺ 与 Cl⁻ 离子键)。

随堂检测周期律与化学键