结构推理 第ⅠA族元素与第1 B族元素原子的最外层都有一个s电子,但前者单质的活泼性明显强于后者,试从它们的原子结构特征和性质加以说明。
【正确答案】第ⅠA族碱金属元素价电子构型为ns1,次外层为8电子构型,对原子核的屏蔽作用较大,使得原子的有效核电荷变小,这样对最外层电子的吸引力变小,因此易失去ns1电子,所以表现出第ⅠA族碱金属单质性质活泼。
   第ⅠB族铜族元素价电子构型为(n-1)d10ns1,次外层为18电子构型,对原子核的屏蔽作用较小,使得原子的有效核电荷变大,这样对最外层电子的吸引力大,因此铜族元素原子不易失去最外层的ns1电子,表现出第ⅠB族铜族元素的性质不如第ⅠA族碱金属元素活泼。
   ·也可用斯莱脱规则计算屏蔽常数σ和有效核电荷数来说明此问题,例如选择第4周期的元素K和Cu做比较。
   K是第4周期、第19号元素,其核外电子排布为(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(4s1),计算K原子中其他电子对4s1电子的屏蔽常数σ值:
   σ(4s1)=1.00×2+1.00×8+0.85×8=16.8,其有效核电荷Z*=19-16.8=2.2
   Cu是第4周期、第29号元素,其电子结构式为(1S2)(2s22p6)(3s23p6)(3d10)(4s1),计算cu原子中其他电子对4s1电子的屏蔽常数σ值:
   σ(4s1)=1.00×2+1.00×8+0.85×18=25.30
   其有效核电荷Z*=29-25.30=3.70
   通过计算说明Cu的有效核电荷数比K的大,因此它对最外层4s1电子的吸引力大于K,所以不如K活泼。
   ·另外通过K的原子半径(203pm)和第一电离势(419kJ·mol-1)与Cu的原子半径(117pm)和第一电离势(746kJ·mol-1)比较,也能说明第ⅠB族铜族元素的性质不如第ⅠA族碱金属元素活泼。
【答案解析】