元素周期律：原子半径、电负性和电离能如何变化
周期性趋势是元素性质在周期表中呈现的规律。沿着一个周期从左到右，原子半径一般减小，而电负性和电离能增大；沿着一个族向下，原子半径增大，而电负性和电离能减小。金属性则相反，在周期表的左下方最强。
每种趋势背后的两个原因
几乎每种趋势都来自两个效应。第一个是核电荷。沿着一个周期，每种元素都多一个质子，所以原子核对电子的吸引更强。加入同一电子层的电子彼此之间几乎起不到屏蔽作用，所以外层电子从左到右感受到的吸引力越来越强，这称为有效核电荷。
第二个是电子层数。沿着一个族向下，每种元素都多一个被占据的电子层，所以外层电子离原子核更远，并且被更多内层电子屏蔽。尽管原子核有更多质子，它们受到的束缚仍然更松。
原子半径
原子半径衡量原子的大小。沿着一个周期它一般减小，因为更强的吸引力把电子云向内拉。沿着一个族向下它增大，因为每个新的电子层都位于更远处。阳离子比它们的原子小，阴离子则更大。
在本站的数据中，碱金属清楚地显示出族内的趋势：锂182 pm，钠227 pm，钾275 pm，铷303 pm，铯343 pm。半径的数值取决于测量方式（共价半径、金属半径或范德华半径），所以不同的数据表给出的数值不同，沿一个周期的趋势是一种总体规律，而不是完全平滑的变化。
电负性
电负性衡量原子吸引化学键中共用电子的强弱。在鲍林标度上，它沿周期增大，沿族向下减小。
在第2周期，它从锂（0.98）经碳（2.55）和氧（3.44）升到氟（3.98），氟是电负性最强的元素。沿第17族向下，它从氟降到氯（3.16）、溴（2.96）和碘（2.66）。最低的数值在左下方，例如铯为0.79。氦、氖和氩没有数值，因为它们不形成稳定的化合物。
电负性之差可以预测键的类型。差值很大，如钠（0.93）与氯（3.16）之间，形成离子键，而差值较小则形成共价键。
电离能
电离能是从气态原子中移去最外层电子所需的能量。它沿周期增大，因为电子被束缚得更紧，沿族向下减小，因为外层电子离原子核更远。
在第3周期中，它从钠的5.139 eV升到氩的15.76 eV，沿第1族向下，它从锂的5.392 eV降到铯的3.894 eV。氦的第一电离能是所有元素中最高的，为24.587 eV。中间也有小的下降：硼比铍低，因为它的外层电子在能量较高的2p亚层中；氧比氮低，因为它的第四个2p电子与另一个电子共处一个轨道，电子间的排斥使它更容易被移去。
金属性与反应活性
金属性描述原子失去电子的难易程度。它的规律与电离能相反：沿周期减小，沿族向下增大。因此，金属性最强的元素，如铯和钫，位于左下方，而非金属性最强的元素，如氟和氧，位于右上方。
反应活性由这些趋势决定，但还取决于所在的族。碱金属沿族向下反应活性增强，因为它们单个的价电子更容易失去：锂与水平稳地反应，而钾则反应剧烈。卤素沿族向下反应活性减弱，因为更大的原子吸引额外电子的能力更弱，所以氟是反应活性最强的卤素。
要点
- 沿周期向右，原子半径减小，而电负性和电离能增大。
- 沿族向下，原子半径增大，而电负性和电离能减小。
- 氟是电负性最强的元素（3.98），氦的电离能最高（24.587 eV）。
- 金属性向周期表的左下方递增，非金属性向右上方递增。
- 这些趋势来自核电荷把电子往里拉，以及额外的电子层把电子留在更远处。
自我检测
关于本课的三道小测验题。
1. 从左到右沿一个周期，原子半径一般会怎样变化？
显示答案
减小 — 不断增大的核电荷把同一电子层中的电子拉得更近，所以原子变得更小。2. 哪种元素的电负性最强？
显示答案
氟 — 氟的电负性是所有元素中最高的，在鲍林标度上为3.98。3. 为什么电离能沿族向下减小？