第三節(jié)電離能及其遞變規(guī)律

1、聯(lián)想質疑聯(lián)想質疑 在元素周期表中，隨著原子序數的在元素周期表中，隨著原子序數的遞增，元素原子的核外電子排布和原子遞增，元素原子的核外電子排布和原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。那么，元素哪些半徑呈現(xiàn)周期性變化。那么，元素哪些性質呈現(xiàn)周期性變化？元素性質周期性性質呈現(xiàn)周期性變化？元素性質周期性變化的本質是什么？如何運用元素周期變化的本質是什么？如何運用元素周期表推測元素的基本性質？表推測元素的基本性質？第第3節(jié)節(jié) 原子結構與元素性質原子結構與元素性質第一課時第一課時電離能及其變化規(guī)律電離能及其變化規(guī)律 1 請同學們寫出第3周期和VA族元素原子的價電子排布。2 根據寫出的價電子排布分析元素周期表中元素原子得

2、失電子能力的變化規(guī)律 。3 定性地從原子半徑分析元素周期表中元素原子得失電子能力的變化規(guī)律 。族周期一一二二三三四四五五六六七七IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIABSiAsTePoSbGeAlAt原子得電子能力增強原子得電子能力增強原原子子得得電電子子能能力力增增強強原子失電子能力增強原子失電子能力增強原原子子失失電電子子能能力力增增強強主族元素原子得失電子能力的遞變規(guī)律主族元素原子得失電子能力的遞變規(guī)律v在科學研究和生產實踐中，僅有定性的分析往往是不夠的，為此，人們用電離能電離能、電子親電子親和能和能、電負性電負性來定量的衡量或比較原子得失電子能力的強弱。 v一、電離能及

3、其變化規(guī)律一、電離能及其變化規(guī)律v 1.定義定義：v 2.符號：符號： 單位：單位：v表示式：表示式： I2I1I3電離能電離能氣態(tài)氣態(tài)原子或氣態(tài)氣態(tài)離子失去一個電子所需要的最低能量叫做電離能。IM(g)= M+ (g) + e- I1（第一電離能）3.意義：意義：表示原子或離子失去電子的難易程度 電離能越小，該氣態(tài)氣態(tài)原子越容易失去電子 電離能越大，氣態(tài)氣態(tài)時該原子越難失去電子 故可判斷金屬原子在氣態(tài)時氣態(tài)時失電子的難易程度 M+(g)= M2+ (g) + e- I2（第二電離能）M2+(g)= M3+ (g) + e- I3（第三電離能）KJ/molKJ/mol表表1-3-2第三周期元素

4、（除第三周期元素（除Ar）的第一電離能的變化）的第一電離能的變化表表1-3-3 VA族元素的第一電離能的變化族元素的第一電離能的變化從左到右，元素的第一電離能在總從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)由體上呈現(xiàn)由小到大小到大的的變化趨勢變化趨勢，表，表示元素原子越來越難失去電子。示元素原子越來越難失去電子。堿堿金屬元素的第一電離能最小，稀有金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大氣體元素的第一電離能最大產生這種趨勢的原因？產生這種趨勢的原因？ 隨著核電荷數的增大隨著核電荷數的增大 和原子半徑的減和原子半徑的減 小，核對外層電小，核對外層電 子的子的有效吸引有效吸引作作 用依次增強

5、。用依次增強。同主族元素，自上而下第一電離能逐同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小。漸減小。同主族元素原子的同主族元素原子的價電子數相同，原價電子數相同，原 子半徑逐漸增子半徑逐漸增 大，原子核對核大，原子核對核 外電子的有效吸外電子的有效吸 引作用逐漸減弱引作用逐漸減弱原因？原因？（1）同周期從左到右，元素的第一電離能在總體）同周期從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)由小到大的變化趨勢（上呈現(xiàn)由小到大的變化趨勢（A、A族例外）族例外）【原因】【原因】 隨著核電荷數的增大和原子半徑的減小，核對隨著核電荷數的增大和原子半徑的減小，核對外層電子的有效吸引作用依次增強。外層電子的有效吸引作用依次

6、增強。（2）同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小）同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小【原因】【原因】同主族元素原子的價電子數相同，原子半徑逐漸同主族元素原子的價電子數相同，原子半徑逐漸增大，原子核對核外電子的有效吸引作用逐漸減增大，原子核對核外電子的有效吸引作用逐漸減弱弱4、I1的的變化規(guī)律變化規(guī)律:答疑解惑vMg(1s22s22p63s23p0)正處于全空狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定，所以不易失去電子。 同理分析：同理分析：P和和S學生分析P(1s22s22p63s23p3)半滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以不易失去電子。實質分析v總之，第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子半徑、原子半徑、核外電子排布周

7、期性核外電子排布周期性變化的結果。從表中數據可知：從表中數據可知：Na元素的元素的I2遠大于遠大于I1，因此，因此Na容易失去第一個電子，容易失去第一個電子，而不易失去第二個電子；即而不易失去第二個電子；即Na易形成易形成Na，而不易形，而不易形成成Na2。鎂元素的鎂元素的I1、I2相差不大，相差不大，I3遠大于它們，說遠大于它們，說明鎂容易失去兩個電子，而不易失去第三個電子，因此明鎂容易失去兩個電子，而不易失去第三個電子，因此鎂易形成鎂易形成Mg2，而不易形成，而不易形成Mg3。思考思考1：Na2+、Mg3為什么不易形成？為什么不易形成？元素元素 I I1 1 I I2 2 I I3 3Na

8、49645626912Mg73814517733X580182011600探究一：探究一：思考思考2：能否利用元素各級電離能數：能否利用元素各級電離能數值判斷元素常見化合價？值判斷元素常見化合價？元素元素 I I1 1 I I2 2 I I3 3Na49645626912Mg73814517733X580182011600探究一：探究一： I I1 1 I I2 2 I I3 3 I I4 4 X 500 1 020 6 900 9 500 Y 580 1 800 2 700 11 600 Z 420 3 100 4 400 5 900練練練練：判斷：判斷X、Y、Z化合價？化合價？v探究二探究

9、二： 觀察課本圖觀察課本圖1-3-5，分析說明原子，分析說明原子的第一電離能隨著元素原子序的第一電離能隨著元素原子序數的遞增呈現(xiàn)怎樣的變化，并數的遞增呈現(xiàn)怎樣的變化，并從原子結構的角度加以解釋。從原子結構的角度加以解釋。 Mg的第一電離能比Al的大，所以Al比Mg易失去電子，但我們以前學習的金屬活動性順序中，Mg比Al易失電子，與酸反應時更劇烈，這又是為什么？條件不一致，一是氣態(tài)，二是溶液條件不一致，一是氣態(tài)，二是溶液運用某種規(guī)律分析問題時一定要注意具體運用某種規(guī)律分析問題時一定要注意具體條件。條件。【提出疑問】【提出疑問】【分析原因】【分析原因】【得出結論】【得出結論】族周期1、填表、填表一

10、一二二三三四四五五六六七七IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIABSiAsTePoSbGeAlAt練習原子得電子能力增強原子得電子能力增強原原子子得得電電子子能能力力增增強強原子失電子能力增強原子失電子能力增強原原子子失失電電子子能能力力增增強強v2. 從元素原子的第一電離能數據的大小可以判斷出（ ） A. 元素原子得電子的難易 B. 元素的主要化合價 C. 元素原子失電子的難易 D. 核外電子是分層排布的 v3.下列元素中，第一電離能最小的（ ） A. K B. Na C. P D. Cl Ac電離能與元素的化合價 （化合價是元素性質的一種體現(xiàn)）觀察思考：為什么鈉元素的常見價

11、態(tài)為+1價，鎂元素的為+2價，鋁元素的為+3價？化合價與原子結構有什么關系？5、應用、應用v分析結果：v鈉原子的第一電離能較低，而第二電離能突越式變高，也就是說，I2 I1。這說明鈉原子很容易失去一個電子成為+1價陽離子，形成稀有氣體元素原子的穩(wěn)定狀態(tài)后，核對外層電子的有效吸引作用變得更強，不再失去第2個電子。因此，鈉元素的常見化合價為+1價。同理分析鎂和鋁。v元素的化合價與原子的核外電子排布尤其是價電子排布有著密切的關系。除外，元素的最高價化合價等于它所在的族的序數，非金屬元素的最高正化合價和負化合價的絕對值之和為8（H除外）；稀有氣體元素原子的電子層結構時全充滿的穩(wěn)定結構，其原子既不易失去

12、電子，也不易得到電子，因此稀有氣體元素的化合價在通常情況下為0；過渡金屬元素的價電子較多，并且各級電離能相差不大，因此具有多種價態(tài)，如錳元素的化合價為+2+7。綜合分析綜合分析 同一周期的元素而言，堿金屬元素的第一電離同一周期的元素而言，堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大從左到右，元素的第一電離能在總體上從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)由小到大的變化趨勢，表示元素原呈現(xiàn)由小到大的變化趨勢，表示元素原 子越來越難失去電子子越來越難失去電子1 1、判斷下列元素間的第一電離能的大?。号袛嘞铝性亻g的第一電離能的大?。?Na Na K NK N P P F F Ne ClNe Cl S S Mg Mg Al Al O O N N 課堂練習課堂練習2.2.將下列元素按第一電離能按由大到小將下列元素按第一電離能按由大到小的順序排列：的順序排列： K Na Li K Na Li B C Be N B C Be N He Ne ArHe