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高中化学原子结构与元素周期律专题本讲稿第一页，共三十八页一一、原子结构与元素周期表、原子结构与元素周期表本讲稿第二页，共三十八页知识回顾知识回顾元素周期表的结构 本讲稿第三页，共三十八页推测核电荷数为推测核电荷数为5656的元素在周期表中第的元素在周期表中第_周周期第期第_族族,下列关于它的性质的说法中正下列关于它的性质的说法中正确的是确的是A、它可以从硫酸铜溶液中置换出铜单质、它可以从硫酸铜溶液中置换出铜单质B、它可以从冷水中置换出氢气、它可以从冷水中置换出氢气C、钡可以从饱和食盐水中置换出金属钠、钡可以从饱和食盐水中置换出金属钠D、钾可以从氯化钡溶液中置换出金属钡、钾可以从氯化钡溶液中置换出金属钡六六二主二主(B)(B)本讲稿第四页，共三十八页原子结构原子结构表中位置表中位置元素性质元素性质原子序数原子序数=核电荷数核电荷数周期数周期数=电子层数电子层数主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数同位素化学性质相同同位素化学性质相同 相似性相似性 递变性（从上至下，金属性增强，非金属性减弱）递变性（从上至下，金属性增强，非金属性减弱）同周期同周期同主族同主族递变性（从左到右，金属性减弱，非金属性增强）递变性（从左到右，金属性减弱，非金属性增强）电子层数电子层数最外层电子数最外层电子数元素金属性、元素金属性、非金属性强弱非金属性强弱（主族）最外层电子数（主族）最外层电子数=最高正价最高正价 最外层电子数最外层电子数8=最低负价最低负价原子结构决定元素在周期表中的位置，决定性质原子结构决定元素在周期表中的位置，决定性质本讲稿第五页，共三十八页写出碱金属元素基态原子的电子排布写出碱金属元素基态原子的电子排布本讲稿第六页，共三十八页碱金碱金属属原子原子序数序数周期周期 基态原子的电子排布基态原子的电子排布锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯3 3二二1s1s2 22s2s1 1或或He2sHe2s1 11111三三1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1或或Ne3sNe3s1 11919四四1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 1或或Ar4sAr4s1 13737五五1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 24p4p6 65s5s1 1或或Kr5sKr5s1 15555六六1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 24p4p6 64d4d10105s5s2 25p5p6 66s6s1 1或或Xe6sXe6s1 1本讲稿第七页，共三十八页科学探究1.1.原子的电子排布与周期的划分原子的电子排布与周期的划分(1)(1)结合周期表结合周期表,我们会发现我们会发现,每一周期的第一每一周期的第一种元素种元素(除第一周期外除第一周期外)是是 _,最最外层电子排布为外层电子排布为_,每一周期的最后每一周期的最后一种元素都是一种元素都是 _,这些元素的最这些元素的最外层电子排布除外层电子排布除HeHe为为1s1s2 2 外外,其余都是其余都是_._.碱金属碱金属nsns1 1稀有气体稀有气体nsns2 2npnp6 6本讲稿第八页，共三十八页(2)(2)观察周期表发现周期表中周期观察周期表发现周期表中周期序数等于该周期中元素的序数等于该周期中元素的_._.能层数能层数本讲稿第九页，共三十八页(3)我们把我们把“构造原理构造原理”中能量接近的原子轨道划分中能量接近的原子轨道划分为一个为一个“能级组能级组”,下表是各周期所含元素种数与相下表是各周期所含元素种数与相应能级组的原子轨道关系应能级组的原子轨道关系周周期期元素种元素种数数相应能级组中相应能级组中所含能级所含能级电子最大电子最大容量数容量数11s22s 2p33s 3p44s 3d 4p55s 4d 5p66s 4f 5d 6p77s 5f 6d 未完未完288181832未完未完288181832未满未满3232本讲稿第十页，共三十八页 可见各周期所含可见各周期所含元素的种数元素的种数等于等于相相应能级组应能级组中各轨道中最多容纳中各轨道中最多容纳的电子的电子数之和数之和本讲稿第十一页，共三十八页 由于随着核电荷数由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原的填充顺序遵循构造原理，元素周期表的周期理，元素周期表的周期不是单调的不是单调的，每一周期，每一周期里元素的数目不总是一里元素的数目不总是一样多，而是随着周期序样多，而是随着周期序号的递增号的递增渐渐增多渐渐增多。因。因而，我们可以把元素周而，我们可以把元素周期系的周期发展形象的期系的周期发展形象的比喻成螺壳上的螺旋比喻成螺壳上的螺旋。本讲稿第十二页，共三十八页2.2.原子的电子排布与族的划分原子的电子排布与族的划分本讲稿第十三页，共三十八页 周期表上元素的周期表上元素的“外围电子排布外围电子排布”简称简称“价电子层价电子层”，这是由于这些，这是由于这些能级上的电子可在化学反应中发生变能级上的电子可在化学反应中发生变化化,这些电子称为这些电子称为价电子价电子,仔细观察周仔细观察周期表期表,看看每个族序数与价电子数是看看每个族序数与价电子数是否相等？否相等？本讲稿第十四页，共三十八页在周期中有在周期中有1818个纵列个纵列,除零族元素中除零族元素中He He（1s1s2 2）与其它稀有气体）与其它稀有气体nsns2 2npnp6 6不同外不同外,一般一般说来说来,其它每个族序数和价电子数是相等的其它每个族序数和价电子数是相等的.主族元素主族元素：族序数族序数=原子的最外层电子数原子的最外层电子数=价电子数价电子数副族元素：副族元素：大多数族序数大多数族序数=（n-1)d+nsn-1)d+ns的电子数的电子数=价电子数价电子数本讲稿第十五页，共三十八页 元素周期表里的元素可按不元素周期表里的元素可按不同的分类方法分为不同的区同的分类方法分为不同的区,你能你能把周期表裁剪成不同的区吗把周期表裁剪成不同的区吗?本讲稿第十六页，共三十八页 按电子排布，可把周期表里按电子排布，可把周期表里的元素划分为的元素划分为5 5个区，仔细观察个区，仔细观察周期表周期表,你能划分开吗你能划分开吗?这些区这些区分别有几个纵列？分别有几个纵列？(除除dsds区外，区的名称来自按构造区外，区的名称来自按构造原理原理最后填入电子的能级符号最后填入电子的能级符号)3.3.原子的电子构型和元素的分区原子的电子构型和元素的分区本讲稿第十七页，共三十八页 为什么为什么s s区、区、d d 区和区和dsds区都区都是金属？是金属？本讲稿第十八页，共三十八页S S 区元素：区元素：最外层构型是最外层构型是nsns1 1和和nsns2 2。IAIA和和 IIAIIA族元族元 素。除素。除H H外，其余为活泼外，其余为活泼金属。金属。p p区元素：区元素：最外层电子构型从最外层电子构型从nsns2 2npnp1 1nsns2 2npnp6 6的元素。即的元素。即IIIAIIIA VIIAVIIA族、族、零族元素。除零族元素。除H H外，所有非金属元素都外，所有非金属元素都在在p p区。区。本讲稿第十九页，共三十八页 dsds区元素区元素:包括包括B B族和族和B B族元素，最族元素，最外层电子数皆为外层电子数皆为1 1 2 2个，均为金属元个，均为金属元素素。f f区元素：区元素：包括镧系和锕系元素。最外层包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同，化学性质相似。电子数基本相同，化学性质相似。d d区元素区元素:包含第包含第B B族到族到V V族元素。最族元素。最外层电子数皆为外层电子数皆为1 1 2 2个，均为金属元素，个，均为金属元素，性质相似。性质相似。本讲稿第二十页，共三十八页小结小结:1 1、原子的电子排布与周期的划分、原子的电子排布与周期的划分(1)每一周期的第一种元素每一周期的第一种元素(除第一周期外除第一周期外)都是都是 _,最外最外层电子排布为层电子排布为_,每一周期的最后一种元素都是每一周期的最后一种元素都是_，这这些元素的最外层电子排布除些元素的最外层电子排布除He为为1s2 外外,其余都是其余都是_(2)周期序数等于该周期中元素的周期序数等于该周期中元素的_。(3)各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和。电子数之和。2 2、原子的电子排布与族的划分、原子的电子排布与族的划分 主族元素：族序数主族元素：族序数=原子的最外层电子数原子的最外层电子数=价电子数价电子数 副族元素：大多数族次副族元素：大多数族次=（n-1)d+nsn-1)d+ns的电子数的电子数=价电子数价电子数3、原子的电子构型和元素的分区、原子的电子构型和元素的分区本讲稿第二十一页，共三十八页1.为什么副族元素又称为过渡元素？为什么副族元素又称为过渡元素？2.为什么在元素周为什么在元素周期表中非金属元素期表中非金属元素主要集中在右上角主要集中在右上角三角区内（如图）三角区内（如图）？3.处于非金属三角处于非金属三角区边缘的元素常被区边缘的元素常被称为半金属或准金称为半金属或准金属。为什么？属。为什么？思考题：思考题：本讲稿第二十二页，共三十八页应具备的能力应具备的能力1.1.已知某元素所在周期和族，会写出其已知某元素所在周期和族，会写出其电子层结构。电子层结构。2.2.已知元素的原子序数，会写出第四周已知元素的原子序数，会写出第四周期稀有气体（期稀有气体（KrKr）以前的元素的电子层）以前的元素的电子层结构。并能判断其周期、族和区。结构。并能判断其周期、族和区。3.3.根据元素电子层结构和周期表中的位置，根据元素电子层结构和周期表中的位置，对元素应该具有的性质会作初步的判断对元素应该具有的性质会作初步的判断本讲稿第二十三页，共三十八页 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质本讲稿第二十四页，共三十八页 同同周周期期的的主主族族元元素素从从左左到到右右，最最高高化化合合价价从从+1-+7+1-+7，最最低低化化合合价价从从-4-1-4-1价价，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。提问提问:元素周期表中，同周期的主族元素从左到元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化有什么规律属性的变化有什么规律?回答回答:本讲稿第二十五页，共三十八页 原原子子半半径径的的大大小小取取决决于于两两个个相相反反的的因因素素：一一是是电电子子的的能能层层数数，另另一一个个因因素素是是核核电电荷荷数数。这这两两个个因因素素怎怎样样影影响响原原子半径？子半径？讨论讨论:电电子子的的能能层层越越多多，电电子子之之间间的的负负电电排排斥斥将将使使原原子子的的半半径径增增大大；而而核核电电荷荷数数越越大大，核核对对电电子子的的引引力力也也就就越越大大，将将使使原原子子的的半半径径缩缩小小。这这两两个个因因素素综综合合的的结结果果使各种原子的半径发生周期性的递变。使各种原子的半径发生周期性的递变。总结总结:本讲稿第二十六页，共三十八页 1.同同周周期期主主族族元元素素从从左左到到右右，原原子子半半径径逐逐渐渐减减少少，电电子子层层数数数数相相同同，核核电电荷荷数数起起主主要要作作用用；同同主主族族元元素素从从上上到到下下，原原子子半半径径逐逐渐渐增大，电子层数起主要作用。增大，电子层数起主要作用。本讲稿第二十七页，共三十八页 气气态态电电中中性性基基态态原原子子失失去去一一个个电电子子转转化化为为气气态态基基态态正正离离子子所所需需要要的的最最低低能能量量叫叫做做第第一一电电离离能能。上上述述表表述述中中的的“气气态态”“基基态态”“电电中中性性”“失失去去一一个个电电子子”等等都都是是保保证证“最最低低能量能量”的条件。的条件。2.2.电离能电离能:碱金属原子的第一电离能随核电荷数递碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢增有什么规律呢?本讲稿第二十八页，共三十八页 从从图图l l2l2l可可见见，每每个个周周期期的的第第一一个个元元素素(氢氢和和碱碱金金属属)第第一一电电离离能能最最小小，最最后后一一个个元元素素(稀稀有有气气体体)的的第第一一电电离离能能最最大大；同同族族元元素素从从上上到到下下第第一一电电离离能能变变小小(如如HeHe、NeNe、ArAr、KrKr、XeXe、RnRn的的第第一一电电离离能能依次下降，依次下降，H H、Li Li、NaNa、K K、RbRb、CsCs的第一电离能也依次下降的第一电离能也依次下降)。规律：规律：1 1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系?2 2、下下表表的的数数据据从从上上到到下下是是钠钠、镁镁、铝铝逐逐级级失失去去电电子子的电离能的电离能学与问：学与问：本讲稿第二十九页，共三十八页为为什什么么原原子子的的逐逐级级电电离离能能越越来来越越大大?这这些些数数据据跟跟钠钠、镁镁、铝铝的的化合价有什么联系化合价有什么联系?1、碱金属越活泼，第一电离能越小。、碱金属越活泼，第一电离能越小。2、逐级电离时，原子核对核外电子的吸引能力是越来越大，、逐级电离时，原子核对核外电子的吸引能力是越来越大，所以原子的逐级电离能越来越大所以原子的逐级电离能越来越大 本讲稿第三十页，共三十八页 键合电子：键合电子：原子中用于形成化学键的电子。原子中用于形成化学键的电子。电电负负性性：用用来来描描述述不不同同元元素素的的原原子子对对键键合合电电子子吸吸引引力力的的大大小小。电电负负性性越越大大的的原原子，对键合电子的吸引力越大。子，对键合电子的吸引力越大。本讲稿第三十一页，共三十八页 从从图图我我们们可可以以看看到到，周周期期表表从从左左到到右右，元元素素的的电电负负性性逐逐渐渐变变大大；周周期期表表从从上上到到下下，元元素素的的电负性逐渐变小。电负性逐渐变小。递变规律：递变规律：电电负负性性的的大大小小也也可可以以作作为为判判断断金金属属性性和和非金属性强弱的尺度。非金属性强弱的尺度。金金属属的的电电负负性性一一般般小小于于1.8，非非金金属属的的电电负负性性一一般般大大于于1.8，而而位位于于非非金金属属三三角角区区边边界界的的“类类金金属属”(如如锗锗、锑锑等等)的的电电负负性性则则在在18左左右右，它们既有金属性，又有非金属性。它们既有金属性，又有非金属性。本讲稿第三十二页，共三十八页 图图1 12626左左是是用用图图l l2323的的数数据据制制作作的的第第三三周周期期元元素素的的电电负负性性变变化化图图，请请用用类类似似的的方方法法制作第工制作第工A A和和AA族元素的电负性变化图。族元素的电负性变化图。动手实践：动手实践：本讲稿第三十三页，共三十八页 在在元元素素周周期期表表中中，某某些些主主族族元元素素与与右右下下方方的的主主族族元元素素(如如图图l l27)27)的的有有些些性性质质是是相相似似的的(如如硼硼和和硅硅的的含含氧氧酸酸盐盐都都能能形形成成玻玻璃璃且且互互熔熔)，被被称称为为“对对角角线线规规则则”。查查阅阅资资料料，比比较较锂锂和和镁镁在在空空气气中中燃燃烧烧的的产产物物，铍铍和和铝铝的的氢氢氧氧化化物物的的酸酸碱碱性性以以及及硼硼和和硅硅的的含含氧氧酸酸酸酸性性的的强强弱弱，说说明明对对角角线线规规则则，并并用用这这些些元元素素的的电电负负性性解解释释对对角角线线规则。规则。查阅资料：查阅资料：1 1、锂和镁的相似性、锂和镁的相似性 （1 1）锂、镁在氧气中燃烧，均生成氧化物（）锂、镁在氧气中燃烧，均生成氧化物（LiLi2 2O O和和MgOMgO），不生成过氧化物。），不生成过氧化物。（2 2）锂、镁在加热时直接和氮反应生成氮化物（）锂、镁在加热时直接和氮反应生成氮化物（LiLi3 3N N和和MgMg3 3N N2 2），而其他碱金属不能和氮作），而其他碱金属不能和氮作用。用。（3 3）.锂、镁和氟化物（锂、镁和氟化物（LiFLiF、MgFMgF2 2）、碳酸盐（）、碳酸盐（LiLi2 2COCO3 3、MgCOMgCO3 3）、磷酸盐（）、磷酸盐（LiLi3 3POPO4 4、MgMg3 3（POPO4 4）2 2）均难（或微）溶于水，其他相应化合物为易溶盐。）均难（或微）溶于水，其他相应化合物为易溶盐。（4 4）水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解。）水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解。（5 5）锂和镁、硝酸盐分解产物相似。）锂和镁、硝酸盐分解产物相似。（6 6）IAIA中只有锂能直接和碳生成中只有锂能直接和碳生成LiLi2 2C C2 2镁和碳生成镁和碳生成MgMg2 2C C3 3(C=C=C)(C=C=C)4-4-)（7 7）锂、镁的氯化物均溶于有机溶剂中表现出共价特性。）锂、镁的氯化物均溶于有机溶剂中表现出共价特性。略略本讲稿第三十四页，共三十八页本本讲讲知知识识网网络络原原子子结结构构元元素素周周期期律律电电子子层层结结构构能层与能级能层与能级电子云与原子轨道电子云与原子轨道核外电子排布规律核外电子排布规律原子半径、电离能、原子半径、电离能、电负性电负性对角线规则对角线规则各周期元素数目各周期元素数目周期表中元素的分区周期表中元素的分区电子排布式电子排布式 原子实原子实 外围电子排布外围电子排布能量最低原理能量最低原理泡利原理泡利原理洪特规则及特例洪特规则及特例构造原理构造原理基态与激发态基态与激发态本讲知识网络本讲知识网络元素的金属性与非金属性元素的金属性与非金属性本讲稿第三十五页，共三十八页氢 2.1锂 1.0 铍1.5 硼2.0 碳2.5 氮3.0 氧 3.5 氟 4.0 钠 0.9 镁1.2 铝1.5 硅1.8 磷2.1 硫 2.5 氯 3.0 钾 0.8 钙1.0 镓1.6 锗1.8 砷2.0 硒 2.4 溴 2.8 铷 0.8 锶1.0 铟1.7 锡1.8 锑1.9 碲 2.1 碘 2.5 铯 0.7 钡0.9 铊1.8 铅1.9 铋1.9鲍林指定氟的电负性为鲍林指定氟的电负性为4.0，锂的，锂的电负性为电负性为1.0.1.0.并以此为标准确定其他元素的电负性。并以此为标准确定其他元素的电负性。本讲稿第三十六页，共三十八页课堂练习1、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是 （）A.同周期中同周期中 A族元素的原子半径最大族元素的原子半径最大B.A族元素的原子族元素的原子,半径越大半径越大,越易得到电子越易得到电子C.室温时室温时,零族元素的单质都是气体零族元素的单质都是气体D.同一周期中同一周期中,碱金属元素的第一电离能最大碱金属元素的第一电离能最大C本讲稿第三十七页，共三十八页2 2、判断下列元素间的第一电离能的大小、判断下列元素间的第一电离能的大小 Na K N P F Ne Cl S Mg Al O N课堂练习本讲稿第三十八页，共三十八页