师：同学们好，今天我们一起来学习人教版化学选择性必修2第一章第二节原子结构与元素性质第二课时。本节课的学习目标是能够从原子结构的角度理解原子半径、元素的第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子或离子半径、元素第一电离能的相对大小；能够从电子排布的角度对元素性质的周期性变化进行解释，促进对结构与性质关系的理解，建立结构决定性质的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。
在上节课的学习中，我们知道了原子的价电子数目和排布决定了元素在周期表中的位置，最终会影响元素的性质。那么元素的性质究竟受怎样的影响呢？今天我们进一步来学习元素周期律的内涵。我们先来学习原子半径的变化规律，请同学们回顾必修一的知识，思考以下两个问题：一、元素周期表中的同周期主族元素，从左到右，原子半径如何变化？如何解释这种变化趋势？二、元素周期表中的同主族元素从上到下原子半径如何变化？如何解释这种变化？
从实验数据上来看，在周期表中，同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，而同主族元素从上到下原子半径逐渐增大。那如何解释这种变化趋势呢？我们一起来回顾一下影响原子半径大小的因素有哪些。影响原子半径大小的因素有两个：一、电子的能层数越多，电子之间的排斥作用使原子半径增大；二、核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，使原子半径减小。
同主族元素原子半径受电子能层数和核电荷数两个因素影响，这两个影响因素中电子的能层数是主导因素。当元素所处的周期数越大，它们的电子能层数越大，电子之间的排斥作用使得原子半径增大，最终会导致原子半径从上到下逐渐增大。而同周期主族元素从左到右电子能层数相同，核电荷数是主导因素。同一周期从左到右核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，最终导致原子半径减小。
事实上，原子半径的大小受电子的能层数和核电荷数这两个因素的影响，这两个相反的因素最后综合起来的结果就是使原子半径呈现出周期性的递变。原子结构的周期性变化决定了元素性质也会呈现周期性变化。那么除了原子半径，还有其他性质呈现周期性变化吗？你们还记得碱金属的性质吗？碱金属是一类化学性质非常活泼的金属。在必修的学习中，我们知道了碱金属元素的化学性质相似，它们都能与氧气等非金属单质以及水反应。请同学们观看金属钠、钾与氧气和水反应的实验视频。
（实验视频描述……）
从实验现象来看，单质钾、钠都可以跟空气、水反应，但是单质钾与水的反应要比单质钠与水反应剧烈。由此看出碱金属元素的化学性质有相似性，还具有递变性。我们常说结构决定性质，而性质又是结构的反映，那么我们如何从它们的基态原子的核外电子排布来解释碱金属化学性质的相似性呢？由于碱金属元素的基态原子，它们的价层电子数目都是1，因此金属性很强，化学性质很活泼，具有很强的还原性，容易失去一个电子形成 +1价的化合物，在自然界中都以化合态存在。虽然它们在元素周期表中都位于第Ⅰ主族，价层电子排布都是(ns^1)，但是随着周期数的增加，碱金属元素的原子核外电子层数增加，这会导致它们的原子半径逐渐增大，因而最终会导致原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子能力逐渐增强，因此表现在从锂到铯，它们的金属性逐渐增强。
我们从碱金属元素基态原子的价层电子排布和原子半径入手，从微观的结构视角定性地分析了碱金属元素原子的失电子能力。但是在实际生产实践中，仅有定性的分析往往是不够的。有没有定量衡量原子得失电子能力的方法呢？为了更好地比较不同金属元素失去电子的难易程度，科学家们建立了新的定量化的概念。人们把气态电中性的基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能，用符号(I_1)表示，单位(kJ/mol)。注意是气态的基态原子转化为气态的基态正离子的过程。电离能反映的是气态原子失电子的能力。类似的，在此基础之上再失去一个电子的电离能称之为第二电离能，用符号(I_2)表示，依此类推，还有第三、第四电离能等。
很显然，根据电离能的定义就可以知道，电离能越小，该元素的原子或者离子越容易失去电子，元素的金属性越强；而电离能越大，就表示在气态时，该元素的原子或离子越难失去电子，元素的金属性越弱。因此，通常可以用电离能的数值来判断金属元素的原子在气态时失去电子的难易程度。
（展示元素的第一电离能随原子序数变化的图……）
从图中可以看出，零族元素从氦到氡，第一电离能整体趋势减小；同样，第Ⅰ主族从氢到铯，第一电离能也整体趋势减小，即同主族从上到下元素的第一电离能整体趋势减小。我们再来看一下同周期元素第一电离能是如何变化的：第一周期氢元素的第一电离能最低，氦元素第一电离能最高；第二周期锂元素的第一电离能最低，氖元素的第一电离能最高；第三周期，钠元素的第一电离能最低，氩元素的第一电离能最高；第四周期，钾元素的第一电离能最低，氪元素的第一电离能最高；第五周期，铷元素的第一电离能最低，氙元素的第一电离能最高。同一周期第ⅠA族元素第一电离能最低，第ⅧA族元素第一电离能最高。同周期从左到右元素的第一电离能整体趋势增大，这表明元素原子越来越难失电子。
我们再来看一下过渡元素，相比较同周期的主族元素，过渡元素第一电离能的上升趋势比较缓慢，但是总体来看仍然是从左到右略有增加。为什么在同一周期中的过渡元素第一电离能上升的趋势比主族元素上升的趋势要缓慢呢？以第四周期过渡元素为例，从第四周期过渡元素的价层电子排布来看，它们的最外层电子基本上都是(4s)，且原子半径变化不大，而元素的原子都是从最外层开始失去第一个电子，所以这10种元素失去第一个电子所需要的能量差别不大。因此，对于同一周期过渡元素，由于最外层电子数基本相同，半径相差不大，所以第一电离能随原子序数的递增变化不大。