【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第三章原子结构和元素周期律 

§3-8元素周期表里元素性质的递变

【01】元素周期表是根据元素周期律，亦就是根据元素性质的周期性变化而排成的。因此，从元素周期表，我们就可以更有系统地来认识元素性质变化的规律性，为进一步学好化学提供有利的条件。

1、同周期元素性质的递变规律

【02】在同一周期里，随着原子序数（核电荷数）的递增，元素的性质起着规律性的变化。这主要表现在元素的金属性质与非金属性质的递变上。

【03】原子得失电子的难易，可以衡量元素的金属性质与非金属性质的强弱。例如，第三周期里各元素的原子核外都有三个电子层，第一，第二两层里的电子数相同，最外电子层（第三层)里的电子数从钠到氯是从1个依次增加到7个。

【04】我们知道，原子核带有正电荷，电子带有负电荷，它们之间有吸引力（静电引力）。如果核电荷和电子都逐步增加，那末，引力亦将逐渐增强。由于在同一周期里电子层数相同，最外电子层上的电子由少而多，因此随着核电荷的增加，核对最外电子层上的电子的引力逐渐增强，使原子失去电子的倾向减小，从其他原子获得电子的倾向增大。因而表现在性质上，从表里自左向右的元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

【05】再有，元素的金属性越强，它的最高价氧化物的水化物的碱性也越强；元素的非金属性越强，它的最高价氧化物的水化物的酸性也越强。这样，在同一个周期里，表中自左向右元素所成的最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强。

【06】和短周期元素的性质递变一样，长周期元素的性质也从最强的金属性向最强的非金属性过渡，最后以惰性气体结尾。但长周期中部的元素，当它们核电荷数增加时，核外电子逐个增加在次外层，而不是增加在最外层，这样，长周期里元素的金属性的减弱就比短周期慢得多，这也就是长周期里金属元素比较多的原因。

【07】总上所述：我们可以知道，同周期元素自左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

2、同主族元素性质的递变规律

【08】在同一主族里，随着原子序数的递增，元素的性质也有规律地变化着。我们在学习卤族和氧族时已看到这种规律性（§1-11，§2-6）【山注，化2-1-11、化2-2-6，传送门CV20967762、CV21489701】，不过当时是以同主族元素的原子量递增来说明的。现在我们知道了元素的原子量的递增与原子核电荷数的递增有着密切的关系，而元素的化学性质和原子核所带核电荷数有关。所以从本质上来看，同主族元素性质变化的规律性是由元素原子核所带核电荷数的递增而引起的。

【09】在同一主族元素里，它们最外电子层里的电子数是相同的。因此在参加化学反应时，倾向获得或失去的电子数也就相同，所以它们的化合价都相同，化学性质都相似。例如，卤族元素常见的化合价都是-1价，氧族元素常见的化合价都是-2价。但在同一主族里，元素的原子序数在递增，核外的电子数也在递增，虽然最外电子层上的电子数相同，但电子层数在递增，原子核对最外电子层上电子的引力就越来越弱，失去最外电子层上电子的倾向也就越来越强，而获得电子的倾向却越来越弱。这样，在同一主族里，随着原子序数的递增，在周期表里的元素，自上而下金属性递增而非金属性递减。例如卤族元素电子层数按氟、氯、溴、碘、砹的次序增加，这样获得电子的能力必然是氟最强，依次为氯、溴、碘和砹，也就是说，它们的非金属性在逐渐减弱；金属性在逐渐增强。

【10】由于副族元素的原子结构与主族元素的原子结构有些不同，副族元素性质递变的规律，就和主族元素不完全相同。它们性质的变化情况比较复杂，这里不作介绍了。

【11】总结以上所述，在周期表里，从左到右和从上到下各元素性质递变规律可用表3·5来表示：

【12】根据这种递变规律，在周期表的左边和下边排列着金属元素，并且越往左下方（长周期部分）金属性越强，在左下方的钫()是最活动的金属元素。周期表的右边和上边（短周期部分）排列着非金属元素（零族除外），在右上方的氟是最活动的非金属元素。

【13】根据元素的原子结构和元素周期律的关系，我们就可以很容易地来推测某一个元素的金属性，非金属性，正负化合价，最高价氧化物的分子式和最高价氧化物的水化物的分子式以及它们的酸碱性，有无气态氢化物和气态氢化物的稳定性等。

【14】例如，氯的原子序数为17，那末氯的原子结构简图是：

【15】从这个简图可以说明：

【16】(1)根据电子层数等于周期数，最外电子层上的电子数等于所属主族数，可以知道，这元素在周期表中处于第三周期，第Ⅶ主族。并由于最外电子层上的电子数已达7个，它倾向于获得电子，所以是一个非金属元素。

【17】(2)根据最外电子层上的电子数等于最高正化合价数，可以知道，这元素的最高正化合价为+7价，最高价氧化物的分子式，对应水化物的分子式为，具酸性。

【18】(3)这元素是第Ⅳ主族以后的元素，能生成气态氢化物。负化合价为8-7=1，故气态氢化物的分子式为，稳定性较同族里上一个元素氟所成的氟化氢()为差。

习题3-8

1、用原子结构观点解释，为什么：

(1)同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，而非金属性逐渐增强？

(2)同主族元素从上到下金属性逐渐增强，而非金属性逐渐减弱？

(3)元素的金属性质和非金属性质没有严格的界限？

2、根据元素在周期表里的位置，下列各对元素中那一个表现出较强的金属性质或非金属性质：(1)硫和氯；(2)氧和硫；(3)钠和钾；(4)锡和锑。

3、根据元素在周期表里的位置，下列三种氢氧化物：哪一个碱性最强？为什么？

4、画出原子序数为11的钠和原子序数为19的钾的原子结构简图，并按图解释为什么它们都是金属元素，以及钾的金属性较钠的金属性强的原因？[提示：金属性的强弱根据电子层数来看，核对最外层上电子的引力大小来考虑]

5、已知四种元素的原子序数分别是16、18、20和35，

(1)画出它们的原子结构简图和它们的电子式。

(2)指出它们各在哪一周期？哪一族？为什么？

(3)它们是金属元素还是非金属元素，为什么？

6、用原子结构简图形式表示原子序数为16与原子序数为20的两个元素的原子形成分子的过程。这种分子具有什么类型的化学键？为什么？