内容正文:
第2课时 元素第一电离能和
电负性的周期性变化
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学习任务二
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用X射线作为激发光源照射到样品上,使元素原子中某个“轨道”上的电子突然受光激发,这时原子中其他电子的运动按理都要发生变化。假定这些其他电子来不及调整它们的运动状态而被“冻结”在各自的轨道上,于是被激发的轨道上的电子的结合能就近似等于该轨道能的绝对值,也就是该电子的电离能。
什么是第一电离能?
学习任务一 元素第一电离能的周期性变化
QINGJINGDAORU
情境导入
Q
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ZIZHUTANJIU
自主探究
Z
1.元素第一电离能的概念与意义
(1)概念:某元素的______原子失去一个电子形成+1价______阳离子所需要的___________,叫做该元素的第一电离能。元素第一电离能符号:____。
即M(g)-e-―→M+(g)
(2)意义:可以衡量元素的气态原子失去一个电子的____________。第一电离能数值越小,原子越______失去一个电子;第一电离能数值越大,原子越___失去一个电子。
气态
气态
最低能量
I1
难易程度
容易
难
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(3)逐级电离能:+1价气态离子失去一个电子,形成+2价气态离子所需的最低能量叫做该元素的第二电离能,第三电离能、第四和第五电离能可以以此类推。由于原子失去电子形成离子后,若再失去电子会更加___,因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系:I1<I2<I3……
难
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2.元素第一电离能变化规律
(1)第一电离能的变化趋势如下图所示:
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(2)观察分析上图,总结元素第一电离能的变化规律:
①对同一周期的元素而言,_________元素的第一电离能最小,____________元素的第一电离能最大;从左到右,元素的第一电离能在总体上呈现从___到___的变化趋势,表示元素原子越来越难失去电子。
②同主族元素,自上而下第一电离能逐渐______,表明自上而下原子越来越___失去电子。
③具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素稳定性较高,其第一电离能数值______。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大,N为半充满、Mg为全充满状态,其第一电离能均比同周期相邻元素大。
第一种
稀有气体
小
大
减小
易
较高
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3.电离能的应用
(1)根据电离能数据,确定元素核外电子的排布。如Li:I1≪I2<I3,表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层),且最外层上只有一个电子。
(2)根据电离能数据,确定元素在化合物中的化合价。如K:I1≪I2<I3,表明K原子易失去____________形成_________阳离子。
(3)判断元素的金属性、非金属性强弱:I1越大,元素的____________越强;I1越小,元素的______性越强。
1个电子
+1价
非金属性
金属
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[思考1] 为什么钠易形成Na+,而不易形成Na2+,Mg易形成Mg2+,而不易形成Mg3+?
提示:因为Na+、Mg2+都达到了稳定结构,其电子排布式都为1s22s22p6,再失电子需要吸收的能量突然增大。
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[思考2] 为什么原子的逐级电离能越来越大?这些数据跟Na、Mg、Al的化合价有什么联系?
提示:因为首先失去的电子是能量最高的电子,故第一电离能较小,之后再失去的电子都是能量较低的电子,所需要的能量多;同时,失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强,从而电离能越来越大。从Na、Mg、Al的电离能数值可知,Na的第一电离能较小,第二电离能突然增大(相当于第一电离能的10倍),故Na的化合价为+1。而Mg的第三电离能、Al的第四电离能发生突变,故Mg、Al的化合价分别为+2、+3。
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[思考3] 为什么镁的第一电离能比铝大,磷的第一电离能比硫的大?
提示:镁的电子排布式为1s22s22p63s2,铝的电子排布式为1s22s22p63s23p1,镁的3s轨道上的电子为全充满状态,属于相对稳定结构,难失电子,所以它的第一电离能比铝的大。磷的电子排布式为1s22s22p63s23p3,硫的电子排布式为1s22s22p63s23p4,磷的3p轨道上的电子为半充满,属于相对稳定结构,难失电子,所以它的第一电离能比硫的大。
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1.第一电离能变化规律
元素为全充满、半充满及全空电子排布的第一电离能具有特