第 I 族和第 VII 族沿族往下都有规律的变化,但方向相反,因为一个族失去电子,另一个族得到电子。好的解释要先说明原子做了什么,再说明距离和屏蔽(shielding)如何改变结果。
解释由什么构成?
这两个族的每个趋势解释都由三个想法构成。
- 沿族往下,电子层增多。 每往下一行,就多一个电子层。
- 最外层电子离原子核更远,也被内层电子屏蔽得更多。 原子核与最外层电子之间的吸引力变弱。
- 原子做什么,决定方向。 失去电子的金属,吸引力变弱时反应更容易。得到电子的非金属,反应反而不容易,因为要吸引的电子离得更远。
两个族的原因相同。结果不同,是因为失去和得到是相反的过程。
例题详解
题目:解释为什么钾比钠活泼,以及为什么氯比溴活泼。
钾和钠。 钠是 2,8,1,钾是 2,8,8,1。两者都失去一个最外层电子,形成 1+ 离子。
钾的最外层电子在第四层,离原子核更远,被更多内层电子屏蔽。吸引力较弱,所以更容易失去。钾更活泼。
氯和溴。 氯的最外层是第三层,溴的最外层是第四层。两者都还需要再得到一个电子才能填满最外层。
在氯中,新进入的电子去到离原子核较近、屏蔽较少的层,所以受到的吸引力更强,更容易得到。在溴中,最外层更远,吸引力较弱。氯更活泼。
两个元素,一个原因(距离和屏蔽),两个方向。
这里常犯什么错?
最常见的错误是两个族用同一条规则。
错误答案: “溴比氯活泼,因为它有更多电子层,电子层越多元素越活泼。”
这是照搬第 I 族的推理。电子层越多,原子失去电子越容易,但得到电子越不容易。
改正的方法:先问“这个原子反应时是失去还是得到电子?”金属失去,卤素得到。然后在正确的方向上使用距离这个想法。
物理性质的趋势也要同样小心。沿第 I 族往下,熔点下降(锂的熔点比铯高)。沿第 VII 族往下,熔点和沸点上升:室温下氯是气体,溴是液体,碘是固体。
自我检测
1. 解释为什么铷比锂活泼。
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两者都失去一个最外层电子。铷的最外层电子所在的层离原子核远得多,被更多内层电子屏蔽,所以吸引力较弱,电子更容易失去。铷更活泼。
2. 一位学生说“氟是反应性最低的卤素,因为它是这一族的第一个。”改正这个说法并给出理由。
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氟是反应性最高的卤素。新进入的电子去到第二层,靠近原子核,屏蔽很少,所以吸引力强,得到电子很容易。
3. 砹在第 VII 族中位于碘的下方。预测它在室温下的状态,以及它与碘相比的反应性。
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熔点和沸点沿族往下上升,所以预测砹是固体。反应性沿族往下下降,所以预测砹比碘不活泼。两者都是根据趋势作出的预测。
下一步
接下来的区分金属性质与例外,会要求你判断什么时候某个趋势或典型性质不适用。用周期规律练习题组练习完整技能,方程式可配合方程式配平推理训练器使用。
如果你写出了对的想法,方向却错了,化学线上一对一补习中的老师可以在你自己的措辞里发现它。