苏教版高中化学选修3讲义电离能和电负性

第2课时电离能和电负性

目标与素养：1.了解元素电离能、电负性的概念和电离能、电负性随原子序数递增的周期性变化的规律。(宏观辨识与微观

探析)2.了解电离能和电负性的简单应用，能够运用“位置、结构、性质”三者关系解决实际问题。(科学态度与社会责任)

一、元素第一电离能的周期性变化

1．第一电离能

(1)含义

某元素的气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量，叫做该元素的第一电离能，用符号I1表示，单位：kJ·mol－1。

(2)意义

第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。

(3)

(4)与原子的核外电子排布的关系

通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

2．第二电离能和第三电离能

(1)第二电离能

＋1价气态离子失去1个电子，形成＋2价气态离子所需要的最低能量，用I2

表示。

(2)第三电离能

＋2价气态离子再失去1个电子，形成＋3价气态离子所需的最低能量，用I3表示。

(3)同一元素的逐级电离能I1、I2、I3…I n依次增大。

二、元素电负性的周期性变化

1．电负性的意义

电负性是用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。元素的电负性越大，表明元素原子在化合物中吸引电子能力越大，反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子能力越小。

2．电负性的标准

指定氟元素的电负性为4.0，并以此为标准确定其他元素的电负性。

3．元素电负性的周期性变化规律

(1)同一周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大。

(2)同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐减小，因此电负性大的元素集中在周期表右上角，电负性小的元素集中在周期表左下角。

4．电负性的应用

(1)元素的电负性可用于判断一种元素是金属还是非金属，以及其活泼性强弱。一般认为，电负性大于1.8的元素为非金属元素，电负性小于1.8的元素为金属元素。

(2)利用电负性还可以判断化合物中元素化合价的正负：

电负性大的元素呈负价，电负性小的呈正价。

(3)利用电负性判断化合物中化学键的类型

一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性的差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)元素的原子在化合物中吸引电子的能力叫电负性。()

(2)同一周期从左到右，元素的电负性递增，同一主族，从上到下，元素的电负性递减。()

(3)同一周期(稀有气体除外)碱金属元素的第一电离能最小，电负性最小；ⅦA 族元素的第一电离能最大，电负性最大。()

(4)两种元素电负性差值越大，越容易形成共价化合物。()

[答案](1)√(2)√(3)√(4)×

2．以下说法不正确的是()

A．第一电离能越小，表示气态原子越容易失电子

B．同一元素的电离能，各级电离能逐级增大

C．在元素周期表中，同主族元素从上到下，第一电离能呈现递减的趋势

D．在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大D[D选项中要注意存在特例，即第2、3、4三个周期中的ⅡA族和ⅤA族元素由于核外电子排布处于全充满或半充满状态而结构稳定，其第一电离能比相邻右侧元素的大。其他选项的结论都正确。]

3．在第3周期中，第一电离能最小的元素是________(填元素符号，下同)，第一电离能最大的是________。在周期表中电负性最大的是________。

[答案]Na Ar F

电离能的变化规律及应用

(1)第一电离能

①每个周期的第一种元素(氢元素或碱金属元素)第一电离能最小，稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左至右元素的第一电离能呈增大的趋势，但是ⅡA＞ⅢA、ⅤA＞ⅥA。

②同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。

(2)逐级电离能

①原子的逐级电离能越来越大。

首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是原子轨道较低的电子，所需要的能量较多。

②当电离能突然变大时说明电子的电子层发生了变化，即同一电子层中电离

能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。如Al：I1＜I2＜I3≪I4＜I5……

2．第一电离能与原子核外电子排布

(1)通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

(2)在同周期元素中，稀有气体的第一电离能最大。金属越活泼，金属元素的第一电离能越小；非金属越活泼，非金属元素的第一电离能越大。

模型认识：电离能的应用

(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布

根据核外电子排布，一个电子层的所有电子均失去之后，换新的电子层再失去电子时，由于内层是饱和结构，故难失去，故电离能数值在层与层之间呈现突跃性变化，而层内电离能数值差别相对较小。

如Al的第一到第四级电离能分别为(单位：kJ·mol－1)：577、1 817、2 745、11 575。从中明显看出在第三、第四电离能之间有突跃，故可判断Al最外层只有3个电子。

(2)判断主族元素的价电子数或最高化合价

通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。如K的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以K容易失去一个电子形成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价离子，等等。一般来说，如果某元素的电离能在I n与I n＋1之间发生突变，则该元素的原子易形成＋n价离子而不易形成＋(n＋1)价离子。

3．判断元素的金属性与非金属性强弱

一般地，除稀有气体外，I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。

【典例1】不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量即第一电离能(设其为E)，如图所示。