一原子结构与性质ppt课件.ppt

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1、1 对生命起源的思考 生命体是一个自给自足、能够进行达尔文式进化的化学系统。 穆勒（1946年诺贝尔生理学或医学奖 ）与NASA（ 美国 航空航天局） “在某一时刻，一个非同寻常的分子偶然形成，我们叫它复制因子。与周围的分子相比，它也许不算最大或最复杂，却具有一种非凡的能力，那就是自我复制。”理查德道金斯（著名科学家 ） 自私的基因一原子的诞生 “克里克立马冲进老鹰酒吧，告诉在场的每一个人，我们揭开了生命之谜。”詹姆斯沃森DNA起源说的漏洞： DNA由核苷酸组成，蛋白质的基本单元则是氨基酸。 细胞需要的蛋白质又是根据DNA携带的信息合成出来的。 到底谁先出现，DNA（鸡）还是蛋白质（蛋）？ 生

2、命起源于第一个能够自我复制的RNA分子。 DNA起源说RNA起源说 “我们可以设想一个RNA世界：在这个世界中只存在能催化自身合成的RNA分子，当RNA催化核苷酸合成新的RNA时，进化的第一步就启动了。”沃尔特吉尔伯特（1980年诺贝尔化学奖得主）RNA由核苷酸构成，可以在细胞中扮演多种角色双螺旋结构单链折叠结构（类似与DNA）（类似与蛋白质）RNA先于DNA和蛋白质的证据： 酶催化反应中辅助因子常会携带一个没有明显功能的RNA核苷酸。分子化石（远古时代留下的遗迹 ）RNA起源说的漏洞： 第一个能够自我复制的RNA的产生？米勒的实验：选自环球科学2007年7月刊 发现了氨基酸的存在。 小分子起

3、源说亚历山大奥巴林（苏联生物化学家 ） 在一个局部区域，如果通过一个由能量驱动的反应循环，区域的有序性不断提高，这个区域就被认为是有生命的。大英百科全书2 关于宇宙的起源1 历史上若干宇宙起源说：盖天说 浑天说 宣夜说 地心说 日心说 哈勃（EPHubble，1929）经过大量实际观测发现，来自不同星系的光呈现某种系统性的红移现象。 哈勃定律：光源越远的星体，离我们而去的速度也越快 宇宙在高速地膨胀着。 既然宇宙在膨胀，那么就可能有一个膨胀的起点 宇宙间的物质在过去的某一个时刻是以一个无限高的密度聚合成的一个点（奇点） 天文学家勒梅特认为，现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。 伽莫夫认为

4、，宇宙最初是一个温度极高、密度极大的由最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物理学，这个火球必定迅速膨胀，它的演化过程好像一次巨大的爆炸。由于迅速膨胀，宇宙密度和温度不断降低，在这个过程中形成了一些化学元素（原子核），然后形成由原子、分子构成的气体物质。气体物质又逐渐凝聚起星云，最后从星云中逐渐产生各种天体，成为现在的宇宙。 美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想，于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。 大爆炸理论的预言：宇宙中应该到处存在着“原始火球”的“余热”，这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射。 1965年，科学家用射电望远镜发现了一种来自天空各方向的微弱辐射。 根据数

5、据推算出来的宇宙膨胀年龄，已从原来的50亿年增到100200亿年，这个年龄与天体演化研究中所发现的最老的天体年龄是吻合的。2 大爆炸理论的证据：宇宙的创造过程 150亿年前，在大爆炸的一刹那，宇宙温度高达1032，只存在10-43s， 到10-6s，生成了轻粒子：电子、夸克及其反粒子。 到10-4s，夸克开始合并成较大粒子：质子和中子以及反质子、反中子和正电子。 到1s，温度下降到100亿，粒子形成停止 。核聚合开始，质子和中子结合生成D、He等 到100万年后，温度下降到3000，原子核与电子结合成原子，宇宙变得透明。H 88.6%最基本的元素、最原始的元素 He 11.1%最稳定的元素核（

6、粒子）。 生命的元素的分布情况：C、O、N、H、S占生物体的95以上，再加上Ca、P、Na、K、Cl、Mg、Fe共占99.9以上。此外生物体中还有一些微量元素，主要有B、F、Si、Mn、Cu、I、Zn、Co、Mo等。 3 关于构成生命的元素 宇宙元素分布：H、He、C、N、O、S、P、Fe 微观角度：He最稳定的元素核（粒子）。 1 近代（现代）原子学说 原子是组成物质的基本的粒子,它们是坚实的、不可再分的实心球（1）道尔顿原子模型（1803年）二原 子 结 构 原子是一个平均分布着正电荷的粒子,其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷,从而形成了中性原子。-“蛋糕葡萄干模型”（2）汤姆生原子模型（1

7、904年）卢瑟福粒子 散射实验 在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子随意绕核运动。（3）卢瑟福原子模型(1911年）-“核式结构模型核式结构模型”面临挑战：原子“塌陷”原子光谱估算： 1个直径为10-10m原子，只需10-12s即可崩溃事实：自然界原子已安然存在几亿年 牛顿发现太阳光是由一系列的单色光所组成的。他将太阳光通过三角棱镜后照在墙上的七色图案，称之为光谱。光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长（或频率）的大小依次排列的图案。氢气放电管发射的光谱是线状光谱 1913年，N. Bohr第一次认识到氢原子光谱是氢原子的电子跃迁产生的，并通过纯

8、粹的理论计算得到氢原子光谱的谱线波长，跟实验结果几乎完全相同，科学界为之震惊。核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，电子在这些轨道上的运动不会辐射能量，称为定态。电子在不同的轨道上跃迁时，电子会吸收或辐射出能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。 电子在原子核外空间的具有确定能量的一定轨道上运动。轨道能量的变化是不连续的。（4）玻尔原子模型(1913年）现代原子结构学说-量子化模型局限性：无法解释氢原子光谱的精细结构 无法解释多电子原子光谱（5）薛定谔原子模型 微观粒子具有波粒二象性，用一系列的波函数来表示电子在空间出现的几率 科学家们经过近一个世纪的研究，已经基本揭开了原子结构的

9、面纱。原子原子核质子中子MAZ (几乎集中原子的全部质量) (Z个)(Z个)(AZ)个(其运动空间几乎占据了原子的整个体积)电子原子结构的了解2 原子核外电子的排布 在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。（1）能层与能级能层一二三四五六七符号KLMNOPQ最多容纳电子数28183250每一个能层最多可容纳的电子数：2n2能层（电子层）K L M N O+能级能级1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f能级（电子亚层） 在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，可以把它们分成能级。最多容纳电子数22 62 6 102 6 1014任

10、一能层的能级数等于该能层的序数，依次用ns、np、nd、nf等表示不同能层中，能级的能量高低是 1s2s3s4s.2p3p4p不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同以s、p、d、f排序的各能级可容纳的的最多电子数 依次为2、6、10、141、3、5、7的二倍。在同一能层中，能级的能量高低是 nsnpndnf能级分裂【问题解决】1 比较下列多电子原子的不同能层中能级的能量高低（1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）2p、3p、4p2 将下列多电子原子的能级按照能量由高到低的顺序排列 1s、4p、2s、3s、5f、4s（2）多电子原子的核外电子排布构造原理2s2p3s3p3d4s

11、4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p1s能能量量升升高高能级交错能级能量高低的顺序能量升高能量升高4s3d4p5s4d5p 各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数增加而增加的电子填入能级的顺序电子排布式电子排布式表示该能级填充的电子数目能级 虽先排4s后排3d ，但电子排布式中先写3d，后写4s。26Fe（铁）电子排布式中最后2个能级应写为3d64s2，而不能写成4s23d6。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边， 不能按填充顺序写。失电子的顺序： 从外层到内层逐渐失去能层Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6Fe3+ ：

12、1s22s22p63s23p63d5原子序数元素名称元素符号电子排布 K L M N1氢H2氦He3锂Li4铍Be5硼B6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s11s2 2s11s21s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2s22p51s2 2s22p6原子序数元素名称元素符号电子排布 K L M N11钠Na12镁Mg13铝Al14硅Si15磷P16硫S17氯Cl18氩Ar1s2 2s22p6 3s11s2 2s22p6 3s21s2 2s22p6 3s23p11s2 2s22p6 3s23p21s2 2s22p6 3s23p31s

13、2 2s22p6 3s23p41s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6原子序数元素名称元素符号电子排布 K L M N19钾K20钙Ca21钪Sc22钛Ti23钒V24铬Cr25锰Mn26铁Fe27钴Co28镍Ni1s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22p6 3s23p6 4s21s2 2s22p6 3s23p63d1 4s21s2 2s22p6 3s23p63d2 4s21s2 2s22p6 3s23p63d3 4s21s2 2s22p6 3s23p63d5 4s11s2 2s22p6 3s23p63d5 4s21s2 2s22p6 3s23p6

14、3d6 4s21s2 2s22p6 3s23p63d7 4s21s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2原子序数元素名称元素符号电子排布 K L M N29铜Cu30锌Zn31镓Ga32锗Ge33砷As34硒Se35溴Br36氪Kr1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p11s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p21s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p31s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p41s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p51s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p61s2 2s22p6 3s

15、23p63d10 4s11s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2【思考】是否所有元素的基态原子的电子排布都遵循构造 原理？铬、铜、银、金等【练习】请写出K+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？K+ ：1s22s22p63s23p6S2- ：1s22s22p63s23p6Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9【练习】请写出14、24、26、31号元素的简化电子排布式？K的简化电子排布式：Ar 4s1简化电子排布式简化电子排布式表示Ar(前一周期的稀有气体)的电子排布（原子实）K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s114Si：Ne 3s23p224Cr：Ar 3

16、d54s126Fe：Ar 3d64s231Ga：Ar 3d104s24p1 化学反应中，原子的外围电子发生变化，而“原子实”不受影响。所以描述原子核外电子排布式时可省去“原子实”，仅写出原子的外围电子排布式（对于主族元素的原子，外围电子又称价层电子或价电子）。K原子的外围电子排布式：4s1Fe原子的外围电子排布式：3d64s2（3 3）能量最低原理能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。处于最低能量状态的原子基态原子：激发态原子： 基态原子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未电离的状态。 一般是指电子激发态 基态与激发态基态激发态吸收能量释放能量光（辐射

17、）是电子释放能量的重要形式之一吸收光谱发射光谱原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。核外电子的跃迁Li、He、Hg发射光谱Li、He、Hg吸收光谱【思考】下面是部分元素的发射光谱和吸收光谱：（2）为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同（1）同一元素发射光谱和吸收光谱有什么差异？一些元素的线状光谱光谱分析：利用原子光谱的特征谱线鉴定元素。光谱分析方法的建立1853年 发明本生灯温度达2300，且没有颜色 本生利用本生灯研究各种

18、金属盐类在火焰中呈现不同颜色的现象两位科学家通力合作，终于在1860年前后研制出了第一台分光镜。当火焰发出的光通过狭缝、平行光管和棱镜后，就分解成各种彩色线条，不同元素形成不同线状光谱。 1859年，本生和物理学家基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。 光谱分析：“化学家的神奇眼睛” 1860年5月10日，发现了新元素铯 1861年2月23日，发现了新元素铷 1861年，发现了铊（克鲁克斯）1863年，发现了新元素铟（赖希和李希特）镓、钪、锗利用光谱分析发现的元素：He节日燃放的焰火与金属内层的电子跃迁有关激光的产生与电子受激跃迁有关3 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特

19、征如何描述核外电子的运动？（1）电子云 核外电子运动的形象描述 小黑点表示在该核外空间的单位体积内电子出现的概率 运动区域距离核近，电子出现机会大；运动区域距离核远，电子出现机会小；（2）原子轨道：50%90%绘制电子云的轮廓图的方法：等密度面电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。 常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，把这种电子云轮廓图称为原子轨道s能级的原子轨道图（球形）ns能级只有一个原子轨道，球形n越大，原子轨道半径越大p能级的原子轨道图（纺锤形）np能级有三个能量相等能量相等的原子轨道，px、py、pz，纺锤形，相互垂直。 n越大，原子轨道半径越大2p3pd能级的原子轨

20、道图 nd能级有5个能量相等的原子轨道+现代原子结构模型原子轨道能级spdf原子轨道数13571s2s3s4s5s2p3p4p5p3d4d5d4f5f5g能级组6s 4f 5d 6p5s 4d 5p4s 3d 4p3s 3p2s 2p1s1s2s3s4s5s6s能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”（3）核外电子的排布原则能量最低原理 多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。自然界的普适规律泡利原理 1个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。用用表示自旋方向表示自旋方向自旋顺时针逆时针能级spdf原子轨道数1357最多容纳电子数261014能层（n） 12345符号KLMNO

21、能级sspspds pdfspdfg轨道1131351 35713579轨道容纳电子数2262610 2 610 142610 14 18最多容纳电子数28183250原子核外电子的排布：洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。总能量最低能量最低原理的特例推论：当轨道被电子半充满或全充满时最稳定。【思考】从洪特规则解释Cr和Cu的核外电子排布？即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定（4）电子排布图（轨道表示式）：核外电子运动状态的描述： 能层、能级、原子轨道、自旋方向例以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是

22、（ ） A： B C1s2 DHeD LiBeBC1s2s1s2s2p1s2s2p1s2sNO1s2s2p1s2s2pFNe1s2s2p1s2s2p【思考】请写出第二周期元素原子的电子排布图（即轨 道表示式）？【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电 子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式 ？【练习】请写出第四周期元素的电子排布的轨道表示式O2s2pF2s2p【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该 元素原子的价层电子的轨道表示式 ？C2s2p原子的电子式、原子结构示意图、核外电子排布式、电子排布图（轨道表示式）。轨道表示式电子排布式原子结构示意图电子式1s2s2p1s

23、22s22p2 +6 2 4C以C为例:简化电子排布式He2s22p2一、原子结构与元素周期表元素周期表的发展历史1829年 德国化学家德贝莱纳 三素组1864年 英国化学家纽兰兹 八音律1869年 俄国化学家门捷列夫 第一张元素周期表1905年 瑞士化学家维尔纳 制成维尔纳长式元素周期表1913年 英国物理学家莫斯莱元素周期表中的原子序数是原子的核电荷数TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OS

24、BrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc对元素的分类：主族元素副族元素短周期元素长周期元素金属元素非金属元素前三周期，118号后四周期，18号以后长周期和短周期元素共同组成长周期元素单独构成22种90多种原子序数元素名称元素符号电子排布3锂Li11钠钠19钾K37铷Rb55铯Cs1s22s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s1碱金

25、属的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1Xe6s1He2s1Ne3s1Ar4s1Kr5s1 每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层。随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体。 元素周期系的形成是元素原子核外电子排布发生周期性的重复。能级组6s 4f 5d 6p5s 4d 5p4s 3d 4p3s 3p2s 2p1s每个能级组相当于元素周期表中的一个周期1、周期与能级组 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。周期相应能级组中所含能级最多容纳电子数 元素种类金属元素数目11s 22s 2p 33s 3

26、p 44s 3d 4p 55s 4d 5p 66s 4f 5d 6p 288181832288181832023141530【思考】写出每个周期开头元素和结尾元素的最外层电子的排布式的通式？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？2、周期表中的族与原子的电子排布原子核外电子的排布： 按构造原理从能量低到能量高逐层排布失电子的顺序： 从外层到内层逐渐失去价电子层：周期表上元素的“外围电子排布” 这些能级上的电子可在化学反应中发生变化，这些电子称为价电子。【思考】元素周期表中每个纵列的价电子层的电子总数是否相等？主族： 最后一个电子排入ns或np能级副族：最后一个电子排入(n-1)d或(n

27、-2)f能级BBB、B族序数最外层电子数零族： 稳定结构ns2np6（He除外）族：最后一个电子排入(n-1)d多数元素在化学反应中价数不等于族数族序数=原子的最外层电子数=价电子数族序数价电子数=(n-1)d+ns的电子数3、原子的电子构型和元素的分区TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLa

28、AcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAcsddspf分区依据：最后一个电子排入的能级不同（除ds区）s区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和 IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。d区元素：包含第IIIB族到VIII族元素，电子构型是(n-1)d19ns12最外层电子数皆为12个，均为金属元素，性质相似。 ds区元素：包括IB族和IIB族元素，价电子构型是(n-1)d10ns12，均为金属元素 。f区元素：最后一个电子排入(n-2)f能级，包括镧系和锕系元素，均为金属。【思考】为什么s区、d区、ds区和f区

29、的元素都是金属（氢元素除外）？p区元素：最外层电子构型从ns2np1ns2np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc过渡元素【思考

30、】为什么副族元素和第族元素又称为过渡元素？ 副族元素和第族元素（包括d区和ds区元素）介于s区元素（主要为金属）和p区（主要为非金属）之间，处于由金属元素向非金属元素过渡区域。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH【思考】为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？ 由于元素价电子层结构和元素周期表中元素性质递变

31、规律决定的。同周期元素由左向右非金属逐渐增强，金属性逐渐减弱；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。结果使元素周期表右上角区域主要呈现非金属性。【思考】为什么处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属？ 由于元素金属性和非金属性间没严格的界限，处于非金属三角边缘的元素既能表现出一定的金属性、又能表现出一定的非金属性。1、原子半径同种元素的原子以共价键连接时核间距离的一半共价半径：相邻原子的平均核间距二、元素周期律元素的性质随核电荷数增加发生周期性的递变非金属稀有气体范德华半径：两个原子只靠分子间作用力相互吸引时核间距的一半稀有气体【思考】原子半径由哪些因素决定？ 电子层数

32、核电荷数 电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大 核电荷数越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小【思考】元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势又如何？应如何理解这种趋势？HLiBeBCNOFHeNeArKrXeRnNaMgAlSiPSClKRbCsFrCaGaGeAsSeBrSrInSnSbTeIBaTlPbBiPoAtRa当电子层数相同（同周期）时，随核电荷数增加，原子半径逐渐减小当最外层电子数相同（同族）时，随电子层数的增加，原子半径逐渐增大同一周期副族元素由左到右原子半径缩小的程度小于主族元素同一纵行元

33、素的原子与相应离子的半径变化。原子半径 相应阳离子离子半径电子排布相同的离子，离子半径随着核电荷数的递增而减小。【思考】试比较 O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半径大小？NaMgAlOF【思考】试比较O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小？O2-F- Na+ Mg2+ Al3+【思考】试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小？S2-Cl- Na+Mg2+ H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 化合价+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-41 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

34、13 14 15 16 17 18 原子序数（Z）2、元素的化合价 （1）最高正化合价+ 负化合价 = 8（或2） 最高正价等于最外层电子数（氟、氧元素无最高正价）（2）金属与非金属元素的化合价的典型差异金属只显正价非金属既显正价又显负价，通常负价唯一主族元素的化合价的周期性变化的规律 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 化合价+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-421 22 23 24 25 26 27 28 29 30 原子序数（Z）过渡元素的化合价的周期性变化的规律HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeR

35、nHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo【思考】元素周期表中，同周期的主族元素、同主族元素的金属性和非金属性如何变化？3、金属性和非金属性原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大非金属性依次增强非金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强金属性非金属性 与H2反应的条件及生成氢化物的稳定性最高价氧化物对应水化物的酸性强弱相互置换 与水或酸反应，置换出H2的难易 最高价氧化物的水化物碱性强弱相互置换4、电离能第一电离能（I1）：气态电中性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

36、低能量。第二电离能（I2）：从气态基态一价正离子失去一个电子转化为气态基态二价正离子所需要的最低能量。第三电离能（I3）？电离能的大小反映了原子失去电子的难易。决定电离能大小的因素：核电荷数原子半径（1）概念：kJ/mol 第一电离能越小，越易失电子，金属越活泼。（2）元素的第一电离能变化规律【思考】预测同主族元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小 。 【思考】预测同周期元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？同周期元素，从左往右第一电离能总体呈增大趋势。 电子亚层结构为全满、半满时较相邻元素要大。即第 A 族、第 A 族元素的第一电离能分别

37、大于同周期相邻元素。副族元素第一电离能变化缓慢，规律不明显。最后的电子填入(n-1)d或(n-2)f，最外层基本相同 一个原子的逐级电离能是逐渐增大：一个原子的逐级电离能是逐渐增大：I1 I2 I3 【思考】各元素逐级失去电子的电离能有什么特点？ 随着电子的逐个失去，阳离子所带正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力越来越大，消耗能量也越来越大。 随着电子的逐个失去，阳离子核外电子逐渐达到稀有气体的稳定结构，再要失去电子需克服的电性引力消耗能量更大（突跃变化） 【思考】观察F元素的逐级电离能，分析变化特点及其原因。电离能的突跃变化，也说明核外电子是分能层排布的。【观察与思考】钠原子与

38、氯原子结合成的氯化钠是离子化合物，而氢原子与氯原子结合成的氯化氢是共价化合物。为什么？ 化合物中相邻原子通过化学键结合在一起。一般情况下，活泼非金属元素与活泼金属元素以离子键结合成离子化合物，非金属元素之间以共价键结合成共价化合物。 成键原子之间是形成离子键还是共价键，主要取决于成键原子吸引电子能力的差异。5、电负性 元素的原子在分子中吸引键合电子能力的相对大小。 电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。 键合电子：原子中用于形成化学键的电子。（1）概念 鲍林（美国，1901-1994）H2.1Li1.0Na0.9K0.8Rb0.8Cs0.7Be1.5Mg1.2Ca1.0Sr1.0Ba0.9

39、B2.0Al1.5Ga1.6In1.7Tl1.8C2.5Si1.8Ge1.8Sn1.8Pb1.9N3.0P2.1As2.0Sb1.9Bi1.9O3.5S2.5Se2.4Te2.1Po2.0F4.0Cl3.0Br2.8I2.5At2.2【思考】观察主族元素的电负性数据（以F=4.0和Li=1.0作为相对标准，稀有气体未计），元素的电负性有何变化趋势？Na Mg Al Si P S Cl主族电负性的周期性变化Li Na K Rb Cs F Cl Br I At 同一周期，从左到右电负性递增。同一主族，从上到下，电负性递减。（2）电负性的变化规律电负性的大小可用于衡量元素的金属性和非金属性的 强弱。

40、金属电负性小于1.8非金属电负性大于1.8类金属电负性在1.8左右，兼有金属和非金属的性质 金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小； 非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大 电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正价； 电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。电负性数值大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力大小。【练习】请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断化合物中化合价为正值的元素？ CH4、NaH、NF3、NH3、SO2、H2S、ICl、HBr通过成键元素间电负性的差值判断化学键类型。 如果两个成键

41、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差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。【练习】请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断它们哪些是离子化合物，哪些是共价化合物？ NaF、HCl、NO、MgO、KCl、CH4离子化合物：NaF、MgO、KCl共价化合物：HCl、NO、CH4Li Be BMg Al Si【科学探究【科学探究】对角线规则对角线规则 某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的，称为对角线规则。Li和Mg的相似性在空气中燃烧均生成正常的氧化物 4Li+O2=2Li2O 2Mg+O2=2MgO与N2的化合能力较强，易生成Li3N和M

42、g3N2 氢氧化物碱性相当，均为中强碱，溶解度较小，受热易脱水成氧化物 Be和Al的相似性 Be和Al都是两性金属，不仅能溶于酸，也都能溶于碱放出氢气 Be+2NaOH=Na2BeO2+H2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 Be和Al的氢氧化物都是两性化合物，易溶于强碱 BeCl2和AlCl3都是共价化合物。易升华、聚合、易溶于有机溶剂 Be,Al常温下不与水作用，与冷的浓硝酸接触时都发生钝化现象 B和Si的相似性含氧酸都是弱酸单质能溶于碱生成含氧酸盐，生成H2在自然中都不以单质存在，是以氧化合物存在B-O键和Si-O 键都有很高的稳定性Ka(B(OH)3)=5.810-

43、10 原子的价电子构型才是决定元素性质的最主要因素，因此，同族元素性质的相似性以及性质的递变规律总是主要的。 【思考】对角线规则产生的原因？某些主族元素与右下方的主族元素的电负性相近Li1.0Na0.9Be1.5Mg1.2B2.0Al1.5C2.5Si1.8HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo原子半径逐渐减小，金属性减弱，非金属性增强；第一电离能增大（、反常）；电负性增大（0族除外）原子半径逐渐增大，金属性增强，非金属性减弱；第一电离能减小（、反常）； ；电负性减小（0族除外

44、） 。【归纳】【科学史话】稀有气体及稀有气体化合物的发现1868年He 太阳元素18821892年英国著名实验物理学家雷利为了验证普劳特假说（该假说认为各种元素的原子都是由氢原子组成的），曾利用各种方法测定气体的密度，然后再计算原子量。 1892年1.2572克升（空气） N2密度1.2508克升（来自化合物） Ar1896年以后，拉姆塞经过几年艰苦卓绝的努力，通过分馏液态空气，发现和分离出了氖、氪、氙。 20世纪初，拉姆塞发现氡。 稀有气体的发现1904年，瑞利获得诺贝尔物理学奖，拉姆赛获得诺贝尔化学奖。 【思考】下图是拉姆赛曾用来分离空气中含有的未知气体的实验装置图。 实验中拉姆赛采用灼热

45、的Cu粉除去O2、灼热的Mg粉除去N2的实验方法。（1）请根据上述实验装置，判断在A、B两处分别放置了何种金属？ （2）实验中需要将气体反复地通过灼热的A管和B管，这是为什么？ （3）为了能够获得较多的未知气体，以便于测其密度，需要适时地向实验装置中补充空气。空气是由液化空气补充。请说明当向装置中鼓入空气时较为合适的操作？ 1962年，英国化学家，巴特利特稀有气体化合物的发现O2+ PtF6=O2+PtF6-（深红色固体）第一电离能 O2：1175.7KJ/mol Xe：1171.5KJ/molXe+PtF6=Xe+PtF6-(橙黄色固体)XeF2、XeF4、XeOF2、XeOF4、XeF6、

46、XeO3、XeO4PtF6和Xe反应前后美丽的XeF2晶体（1）有时大家认为已经完全解决了的问题，实际上并未完全解决。在19世纪末，科学家认为空气的组成已经彻底被弄明白了，谁知其中还隐藏有一整族的元素。倘若雷利人云亦云地接受了当时的结论，惰性气体的发现至少要推迟若干年；（2）有时一种实验手段似乎没有多大前途，但却可以产生惊人的后果。精确测量气体密度不能算是什么了不起的研究，雷利若是看不起这个平凡的工作（那时他已是知名之士），或不亲自动手，就不会有重大发现； （3）更重要的是他和拉姆塞不惜付出巨大的劳动。拉姆塞与特拉弗斯曾将百余升液态空气提纯蒸发，逐一检查，这个工作不是懒汉所欢迎的。 自这一段历史我们可以吸收种种教训：