Question

請你將1—18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖畫出，分析其異同點，根據(jù)某些共同點將它們按一定順序排列起來，并思考下列問題。

（1）你能排出幾種方式？排出每種方式的理由是什么？

（2）通過對你所排出方式的對比，你認(rèn)為哪種最合理？理由是什么？

（3）在你所選出的最佳排布方式中，元素的原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律是怎樣的？

（4）根據(jù)原子半徑大小的決定因素，試著由原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律進一步推導(dǎo)出原子半徑的變化規(guī)律，并與教材上的數(shù)據(jù)對比看是否一致。

（5）元素的主要化合價與元素原子的最外層電子數(shù)有關(guān)，試由原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律進一步推導(dǎo)出元素主要化合價的變化規(guī)律，并與教材上的數(shù)據(jù)對比看是否一致。

（6）元素的性質(zhì)主要體現(xiàn)在得電子能力與失電子能力兩個方面，試由原子結(jié)構(gòu)和原子半徑的變化規(guī)律進一步推導(dǎo)出元素性質(zhì)的變化規(guī)律。

Answer 1

解析：我們對1—18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖是很容易畫出的，根據(jù)電子層數(shù)不同分組排列也是容易做到的，不容易確定的主要是兩種元素：氫和氦，氫可以放在鋰的上邊（最外層電子數(shù)相同），也可以放在氟的上邊（得一個電子就可以達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）；氦可以放在鈹?shù)纳线叄ㄗ钔鈱与娮訑?shù)相同），也可以放在氖的上邊（都是已經(jīng)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的元素），所以1—18號元素有四種排布方式。在這四種方式中，“氫放在鋰的上邊，氦放在氖的上邊”的排布方式最為合理，原因是：氫雖然可以形成H⁺和H^-兩種形式的離子，但是H⁺比H^-常見和穩(wěn)定，氫更類似于鋰、鈉等元素，并且使排列也有一定的對稱性，所以氫放在鋰的上邊更合理；元素是否達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)影響很大，氦的性質(zhì)與氖非常相似，而與鈹、鎂卻相差很遠(yuǎn)，所以氦放在氖的上邊更合理。在選出的最佳排列方式中，通過核外電子排布的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)兩個方面總結(jié)原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。根據(jù)“電子層數(shù)相同時，質(zhì)子數(shù)越多，原子核對外層電子的吸引力越強”這一規(guī)律可以分析出原子半徑的變化規(guī)律。元素的主要化合價的變化規(guī)律可以通過原子的最外層電子數(shù)的變化規(guī)律推出。元素的性質(zhì)與元素原子核對外層電子的吸引力有直接關(guān)系，而后者又取決于電子層數(shù)和質(zhì)子數(shù)。

答案：1—18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖依次為：

（1）據(jù)電子層數(shù)相同的元素排成行，最外層電子數(shù)相等的元素排成列可以得到A方式；He的最外層電子數(shù)雖然都是2，與Be、Mg相同，但意義卻不一樣，第一層上填充2個電子已經(jīng)達到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而其他層上填充2個電子就都沒有達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這樣即可以得到D方式；H也有類似于F和Cl的結(jié)構(gòu)，即得到一個電子就可以達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這樣就可以得到B方式或者C方式。

                A方式

 H    He

 Li    Be   B   C    N   O   F   Ne

Na   Mg  Al   Si    P   S   Cl   Ar

                 B方式

                                    H   He

 Li   Be    B   C    N   O   F   Ne

Na  Mg   Al   Si    P   S   Cl   Ar

                  C方式

                                  H

       He

 Li   Be   B   C   N   O   F   Ne

Na  Mg  Al   Si   P   S   Cl   Ar

                   D方式

 H                                    He

 Li   Be   B   C   N   O   F   Ne

Na  Mg  Al   Si   P   S   Cl   Ar

（2）通過四種方式的元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的對比，可知He已經(jīng)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，應(yīng)該與同樣達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Ne和Ar處于同一列；因為H⁺比H^-既常見又穩(wěn)定，H更類似于Li、Na等元素，并且使排列也有一定的對稱性，所以H放在Li的上邊更合理；所以D方式是最合理的。

（3）隨著元素原子序數(shù)（即質(zhì)子數(shù)）的遞增，原子核外電子的排布（具體說應(yīng)該是最外層電子的排布）呈現(xiàn)周期性變化。

（4）電子層數(shù)相同時，隨著元素原子序數(shù)的遞增，質(zhì)子數(shù)增加，原子核對外層電子的吸引力增強，電子有向中心收縮的趨勢，原子半徑減�。ㄏ∮袣怏w元素除外）。不考慮稀有氣體元素，當(dāng)具有某電子層數(shù)的最后一種元素過渡到下一種元素時，電子層數(shù)增加了一層而質(zhì)子數(shù)只增加了2，這時原子半徑會突然增大，而后再逐漸減小，所以元素原子半徑隨著元素原子序數(shù)的遞增也是呈周期性變化的。

（5）元素的最高正價一般就是最外層電子全部失去或者全部向其他原子偏移所造成的結(jié)果，元素的負(fù)價就是達到最外層穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（2個或者8個）還需要得到或者偏移進來的電子數(shù)。元素最高正價一般就等于最外層電子數(shù)，負(fù)價一般等于8（或2）減去最高正價，所以元素主要化合價隨著元素原子序數(shù)的遞增也是呈周期性變化的。

（6）類似于對原子半徑遞變規(guī)律的分析，元素的得電子能力和失電子能力隨著元素原子序數(shù)的遞增也是呈周期性變化的。