《元素周期律和元素周期表》講義同學們，咱們現在開始學習高中魯科版（2019）必修第二冊第1章原子結構元素周期律中的第2節元素周期律和元素周期表啦。這部分內容就像是化學世界里的一張大地圖，可重要了呢。咱們先來講講元素周期律是怎么被發現的吧。很久以前，有很多化學家都在研究各種元素的性質。就像一群探險家在一個神秘的大森林里探索各種奇怪的生物（元素）一樣。其中有一位化學家，他叫門捷列夫，他可就像一個超級偵探。門捷列夫發現呀，不同的元素有各種各樣的性質，比如有的元素特別活潑，就像調皮搗蛋的小猴子，總是愛到處惹事（容易發生化學反應）；有的元素就很不活潑，像個老烏龜一樣，慢悠悠的，不怎么愿意和別的元素反應。他開始收集元素們的各種信息，就像收集小卡片一樣。每個小卡片上寫著元素的名字、原子量、化學性質等等。他天天對著這些小卡片琢磨，就像玩拼圖游戲一樣，想把這些元素按照一定的規律排列起來。經過很長時間的研究，他發現了一個超級神奇的規律。當他按照原子量的大小把元素排列起來的時候，他發現元素的性質呈現出一種周期性的變化。這就好比是咱們一年有四季，春夏秋冬，周而復始。元素的性質也是這樣，每隔一段“時間”（原子量的一定間隔）就會重復出現相似的性質。這就是元素周期律啦。那這個元素周期律到底體現在哪些方面呢？一、原子半徑的周期性變化咱們先來說說原子半徑。原子就像一個小星球一樣，有自己的大小。不過這個大小可不是固定不變的，它會隨著原子序數的增加而發生變化。在同一周期（橫行）里，從左到右，原子序數越來越大，原子半徑卻越來越小。這就好比是一群小朋友排隊，從左邊開始，越往右邊走，每個小朋友占的地方就越小。為什么會這樣呢？這是因為隨著原子序數的增加，原子核帶的正電荷也越來越多，就像一個大磁鐵的吸力越來越強，它對外面的電子的吸引力也就越來越大，把電子就拉得更靠近原子核了，所以原子半徑就變小了。比如說，在第二周期，鋰（Li）原子半徑比較大，而到了氟（F）原子半徑就小很多了。我給你們講個好玩的事兒，有一次我做實驗，想比較鋰和氟在和其他物質反應時的區別。我把鋰和氟分別和水反應。鋰和水反應的時候，反應速度比較慢，而且產生的現象也不是特別劇烈。但是氟和水反應的時候，那可不得了，就像一場小爆炸一樣，非常劇烈。這就是因為氟的原子半徑小，它對電子的吸引力強，化學性質非常活潑。在同一族（豎列）里呢，從上到下，原子半徑是越來越大的。這就像蓋房子一樣，樓層越高，房子占的地方就越大。因為每往下一層，就多了一層電子層，就像房子多蓋了一層一樣，原子半徑當然就大了。二、元素化合價的周期性變化元素的化合價也是有規律的。在周期表中，主族元素的最高正化合價等于它所在的族序數。比如說，第一主族的元素，像鈉（Na），它的最高正化合價就是＋1價。這就像每個小組都有自己的編號一樣，這個編號就決定了這個小組里的元素的最高正化合價。而且，元素的化合價還有奇偶性的規律呢。一般來說，主族元素的最高正化合價和最低負化合價的絕對值之和等于8。這就像一個小秘密一樣，掌握了這個秘密，咱們就能更好地預測元素的化合價了。我記得有一次考試，有一道題就是讓我們根據元素周期表預測一種沒學過的元素的化合價。很多同學都不會做，但是如果掌握了這個規律，就很容易啦。我當時就想到了這個規律，很快就把答案寫出來了。三、金屬性和非金屬性的周期性變化1、金屬性的變化金屬性呢，就是元素表現出像金屬一樣的性質的能力。在同一周期里，從左到右，金屬性是逐漸減弱的。還是拿第二周期舉例，鋰（Li）的金屬性就比鈹（Be）強。鋰和水反應能產生氫氣，而鈹和水反應就比較困難。這是因為隨著原子序數的增加，原子核對最外層電子的吸引力增強，原子失去電子的能力就減弱了，所以金屬性就減弱了。在同一族里，從上到下，金屬性是逐漸增強的。就像堿金屬族，從上到下，鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs），它們的金屬性越來越強。我給你們講個有趣的觀察，我把鈉和鉀分別放在水里。鈉放在水里的時候，會在水面上快速游動，發出嘶嘶的聲音，還會熔化成一個小球。而鉀放在水里的時候，反應更加劇烈，甚至還會產生輕微的爆炸。這就說明鉀的金屬性比鈉強。2、非金屬性的變化而非金屬性呢，就是元素表現出像非金屬一樣的性質的能力。在同一周期里，從左到右，非金屬性逐漸增強。比如說，第二周期里，碳（C）的非金屬性就比硼（B）強。在同一族里，從上到下，非金屬性逐漸減弱。像鹵族元素，氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At），從上到下，非金屬性越來越弱。我曾經做過一個小實驗，比較氯和碘的氧化性（氧化性是非金屬性的一種表現）。我把碘化鉀溶液和氯水混合，發現溶液變成了棕黃色，這是因為氯把碘離子氧化成了碘單質，這就說明氯的氧化性比碘強，也就是氯的非金屬性比碘強。那元素周期表又是什么樣子的呢？元素周期表就像一個大的方陣，橫的叫周期，豎的叫族。一、周期周期就像樓層一樣，有短周期（第一、二、三周期），這些周期里包含的元素比較少，就像矮樓層里住的人少一樣。還有長周期（第四、五、六、七周期），這里面包含的元素就多啦，就像高樓層里住的人多。每個周期開頭的元素一般都是金屬元素，結尾的元素一般都是非金屬元素或者是稀有氣體元素。二、族族呢，就像一個個小家庭一樣。有主族和副族。主族元素的化學性質比較有規律，副族元素的化學性質就稍微復雜一點。主族又分為第ⅠA族、第ⅡA族等等，副族有第ⅠB族、第ⅡB族等等。還有一個特殊的0族，這里面都是稀有氣體元素，它們就像一群很害羞的小居民，不怎么和別的元素反應，自己過自己的小日子。元素周期表還有很多重要的意義呢。一、預測元素的性質根據元素在周期表中的位置，我們可以預測它的性質。就像根據一個人的家庭住址，我們可以大概猜出他的一些生活習慣一樣。比如說，如果一個新發現的元素在鹵族元素下面，我們就可以預測它的非金屬性比較強，可能顏色比較深，和氫氣反應比較劇烈等等。二、尋找新材料科學家們可以根據元素周期表去尋找新的材料。比如，我們想要找一種導電性好、熔點高的金屬，就可以在周期表的過渡金屬區域去找。現在很多高科技材料，像超導材料等，都是科學家們根據元素周期表的規律去研究開發的。三、對化學學習的幫助對于我們學習化學來說，元素周期表就像一個大字典。當我們學習一種新的元素的時候，我們可以根據它在周期表中的位置，去聯想它和周圍元素的相似性和差異性，這樣就能更好地掌握這個元素的性質了。在學習元素周期律和元素周期表的時候，有幾個難點需要大家注意哦。一、原子半徑變化規律的理解尤其是在理解同一族里原子半徑從上到下逐漸增大的時候，要理解是因為電子層數的增加導致的。有的同學可能會想，原子序數增加了，原子核的吸引力也增加了，為什么半徑還會增大呢？這就需要我們深刻理解電子層增加這個因素的主導作用。二、元素化合價規律的應用在應用元素最高正化合價和最低負化合價的絕對值之和等于8這個規律的時候，要注意一些特殊情況，比如氧（O）和氟（F），它們的化合價就比較特殊，不完全遵循這個規律。所以在做題的時候要特別小心。三、金屬性和非金屬性強弱比較的實驗依據在比較金屬性和非金屬性強弱的時候，我們通過很多實驗現象來判斷。但是有些實驗