正文 第四章(2 / 3)

每一周期的元素隨著原子序數的遞增,總是從活潑的堿金屬開始(第1周期除外)逐漸過渡到最後一個稀有氣體元素,而稀有氣體元素各軌道上的電子都已充滿,是一種最穩定的原子結構。對應於其電子結構的能級組則從ns1到np6結束,如此周期性的重複出現。

(2)周期表中價電子構型與族的劃分:

①價電子與價電子構型。價電子是原子發生化學反應時易參與形成化學鍵的電子,價電子所在的亞層稱為價電子層或價層,價電子層的電子排布稱價電子構型,它反映元素原子在電子層結構上的特征。由於原子參與化學反應為外層電子構型中的電子,所以價電子構型與原子的外層電子構型有關。

②族。元素周期表中的縱列稱為族。在元素周期表中,元素共有18個縱列,分為16個族,其中7個主族(A族)、7個副族(B族)、1個Ⅷ族和1個零族。

a.主族。元素周期表中第1~2列和第13~17列,7列為主族元素,以符號ⅠA~ⅦA表示。主族元素的最後一個電子填入ns或np亞層上,價電子總數等於族數。如7號元素N,電子構型為1s22s22p3,最後一個電子填入2p亞層,價電子總數為5,因而是ⅤA元素。

由於同一族中各元素原子核外電子層數從上到下遞增,因此同主族元素化學性質從上到下具有遞變性。

b.副族。元素周期表中第3~7,11~12列共7列稱副族元素,即ⅢB~ⅦB,ⅠB~ⅡB表示。副族元素的最後一個電子填入(n-1)d或(n-2)f亞層上其價電子構型為(n-1)d1~10ns0~2,副族元素也稱過渡元素。ⅠB,ⅡB副族元素的族數等於最外層s電子的數目,ⅢB~ⅦB副族元素的族數等於最外層s電子和次外層(n-1)d亞層的電子數之和,即價電子總數。如22號元素Ti,其價電子構型為3d24s2,價電子數為4,因而是ⅣB元素。

對主族元素,其價電子構型為最外層電子構型(nsnp);對副族元素,其價電子構型不僅包括最外層的s電子,還包括(n-1)d亞層甚至(n-2)f亞層的電子。

c.Ⅷ族。元素周期表中第8,9,10這3列共9個元素,稱Ⅷ族元素,它們的價電子數為8,9,10,與其族數不完全相同。

d.零族。元素周期表中第18列共6個元素,稱0族元素,元素為稀有氣體,最外電子層均已填滿,達到8電子穩定結構。

(3)價電子構型與元素分區:

②p區。p區元素最後1個電子填充在p軌道,價電子構型為ns2np1~6,位於長周期表的右側。包括ⅢA~ⅦA和0族,共6個族元素。

s區和p區元素為主族元素和0族元素,其共同特點是最後一個電子都填入最外電子層,最外層電子總數等於族數。

③d區。d區元素最後1個電子基本填充在次外層(倒數第2層)(n-1)d軌道(個別例外),它們具有可變氧化態,包括ⅢB~ⅦB和Ⅷ族,共6個族元素。d區元素其價電子構型除(n-1)dxns2外,還有(n-1)dx+1ns1或(n-1)dx+2ns0,其中x=1~8的族數可由最外層ns軌道上的電子數(設為y)與次外層(n-1)d軌道上的電子數(設為x)之和來推斷。當x+y=8~10時為Ⅷ族,其餘的數值即為相應副族元素所在的族數。