【閱前提示】本篇出自『數理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經與如今迥異，因此不建議零基礎學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數理化自學叢書6677版』上傳成文字版。

第三章原子結構和元素周期律?

§3-8元素周期表里元素性質的遞變

【01】元素周期表是根據元素周期律，亦就是根據元素性質的周期性變化而排成的。因此，從元素周期表，我們就可以更有系統地來認識元素性質變化的規(guī)律性，為進一步學好化學提供有利的條件。

1、同周期元素性質的遞變規(guī)律

【02】在同一周期里，隨著原子序數（核電荷數）的遞增，元素的性質起著規(guī)律性的變化。這主要表現在元素的金屬性質與非金屬性質的遞變上。

【03】原子得失電子的難易，可以衡量元素的金屬性質與非金屬性質的強弱。例如，第三周期里各元素的原子核外都有三個電子層，第一，第二兩層里的電子數相同，最外電子層（第三層)里的電子數從鈉到氯是從1個依次增加到7個。

【04】我們知道，原子核帶有正電荷，電子帶有負電荷，它們之間有吸引力（靜電引力）。如果核電荷和電子都逐步增加，那末，引力亦將逐漸增強。由于在同一周期里電子層數相同，最外電子層上的電子由少而多，因此隨著核電荷的增加，核對最外電子層上的電子的引力逐漸增強，使原子失去電子的傾向減小，從其他原子獲得電子的傾向增大。因而表現在性質上，從表里自左向右的元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

【05】再有，元素的金屬性越強，它的最高價氧化物的水化物的堿性也越強；元素的非金屬性越強，它的最高價氧化物的水化物的酸性也越強。這樣，在同一個周期里，表中自左向右元素所成的最高價氧化物的水化物的堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強。

【06】和短周期元素的性質遞變一樣，長周期元素的性質也從最強的金屬性向最強的非金屬性過渡，最后以惰性氣體結尾。但長周期中部的元素，當它們核電荷數增加時，核外電子逐個增加在次外層，而不是增加在最外層，這樣，長周期里元素的金屬性的減弱就比短周期慢得多，這也就是長周期里金屬元素比較多的原因。

【07】總上所述：我們可以知道，同周期元素自左向右金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

2、同主族元素性質的遞變規(guī)律

【08】在同一主族里，隨著原子序數的遞增，元素的性質也有規(guī)律地變化著。我們在學習鹵族和氧族時已看到這種規(guī)律性（§1-11，§2-6）【山注，化2-1-11、化2-2-6，傳送門CV20967762、CV21489701】，不過當時是以同主族元素的原子量遞增來說明的?，F在我們知道了元素的原子量的遞增與原子核電荷數的遞增有著密切的關系，而元素的化學性質和原子核所帶核電荷數有關。所以從本質上來看，同主族元素性質變化的規(guī)律性是由元素原子核所帶核電荷數的遞增而引起的。

【09】在同一主族元素里，它們最外電子層里的電子數是相同的。因此在參加化學反應時，傾向獲得或失去的電子數也就相同，所以它們的化合價都相同，化學性質都相似。例如，鹵族元素常見的化合價都是-1價，氧族元素常見的化合價都是-2價。但在同一主族里，元素的原子序數在遞增，核外的電子數也在遞增，雖然最外電子層上的電子數相同，但電子層數在遞增，原子核對最外電子層上電子的引力就越來越弱，失去最外電子層上電子的傾向也就越來越強，而獲得電子的傾向卻越來越弱。這樣，在同一主族里，隨著原子序數的遞增，在周期表里的元素，自上而下金屬性遞增而非金屬性遞減。例如鹵族元素電子層數按氟、氯、溴、碘、砹的次序增加，這樣獲得電子的能力必然是氟最強，依次為氯、溴、碘和砹，也就是說，它們的非金屬性在逐漸減弱；金屬性在逐漸增強。

【10】由于副族元素的原子結構與主族元素的原子結構有些不同，副族元素性質遞變的規(guī)律，就和主族元素不完全相同。它們性質的變化情況比較復雜，這里不作介紹了。

【11】總結以上所述，在周期表里，從左到右和從上到下各元素性質遞變規(guī)律可用表3·5來表示：

【12】根據這種遞變規(guī)律，在周期表的左邊和下邊排列著金屬元素，并且越往左下方（長周期部分）金屬性越強，在左下方的鈁()是最活動的金屬元素。周期表的右邊和上邊（短周期部分）排列著非金屬元素（零族除外），在右上方的氟是最活動的非金屬元素。

【13】根據元素的原子結構和元素周期律的關系，我們就可以很容易地來推測某一個元素的金屬性，非金屬性，正負化合價，最高價氧化物的分子式和最高價氧化物的水化物的分子式以及它們的酸堿性，有無氣態(tài)氫化物和氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等。

【14】例如，氯的原子序數為17，那末氯的原子結構簡圖是：

【15】從這個簡圖可以說明：

【16】(1)根據電子層數等于周期數，最外電子層上的電子數等于所屬主族數，可以知道，這元素在周期表中處于第三周期，第Ⅶ主族。并由于最外電子層上的電子數已達7個，它傾向于獲得電子，所以是一個非金屬元素。

【17】(2)根據最外電子層上的電子數等于最高正化合價數，可以知道，這元素的最高正化合價為+7價，最高價氧化物的分子式，對應水化物的分子式為，具酸性。

【18】(3)這元素是第Ⅳ主族以后的元素，能生成氣態(tài)氫化物。負化合價為8-7=1，故氣態(tài)氫化物的分子式為，穩(wěn)定性較同族里上一個元素氟所成的氟化氫()為差。

習題3-8

1、用原子結構觀點解釋，為什么：

(1)同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱，而非金屬性逐漸增強？

(2)同主族元素從上到下金屬性逐漸增強，而非金屬性逐漸減弱？

(3)元素的金屬性質和非金屬性質沒有嚴格的界限？

2、根據元素在周期表里的位置，下列各對元素中那一個表現出較強的金屬性質或非金屬性質：(1)硫和氯；(2)氧和硫；(3)鈉和鉀；(4)錫和銻。

3、根據元素在周期表里的位置，下列三種氫氧化物：哪一個堿性最強？為什么？

4、畫出原子序數為11的鈉和原子序數為19的鉀的原子結構簡圖，并按圖解釋為什么它們都是金屬元素，以及鉀的金屬性較鈉的金屬性強的原因？[提示：金屬性的強弱根據電子層數來看，核對最外層上電子的引力大小來考慮]

5、已知四種元素的原子序數分別是16、18、20和35，

(1)畫出它們的原子結構簡圖和它們的電子式。

(2)指出它們各在哪一周期？哪一族？為什么？

(3)它們是金屬元素還是非金屬元素，為什么？

6、用原子結構簡圖形式表示原子序數為16與原子序數為20的兩個元素的原子形成分子的過程。這種分子具有什么類型的化學鍵？為什么？