1第一章物质结构元素周期律.ppt

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1、化学工业出版社化学工业出版社课件制作：湖南化工职业技术学院课件制作：湖南化工职业技术学院 胡莉蓉胡莉蓉第一章第一章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律第一节第一节 原子结构原子结构第二节第二节 元素周期律元素周期律 元素周期表元素周期表 第三节第三节 化学键化学键 学习目标：学习目标：1.1.掌握原子的组成、同位素的概念；掌握原子的组成、同位素的概念；2.2.了解核外电子的运动状态和核外电子的排布规律；了解核外电子的运动状态和核外电子的排布规律；3.3.理解原子结构和元素周期律的关系。理解原子结构和元素周期律的关系。学习内容学习内容带正电荷带正电荷不带电不带电原子原子第一节第一节 原子结构

2、原子结构一、原子构成一、原子构成核外电子核外电子原子核原子核质子质子中子中子带负电荷（与质子所带电荷等量）带负电荷（与质子所带电荷等量）核电荷数核电荷数(Z)=(Z)=核内质子数核内质子数 =核外电子数核外电子数 电子质量很小，约为行质子的电子质量很小，约为行质子的18361836分之一，认为原子质量分之一，认为原子质量主要集中在原子核上主要集中在原子核上质量数质量数(A)=(A)=质子数质子数(Z)+(Z)+中子数中子数(N)(N)例例1 1：已知氯原子的核电荷数为已知氯原子的核电荷数为1717，质量数为，质量数为3535，求中子数和电子数。，求中子数和电子数。氯原子的中子数氯原子的中子数=

3、A-Z=35-17=18=A-Z=35-17=18 氯原子的电子数氯原子的电子数=核电荷数核电荷数=质子数质子数=17=17 例例2 2：已知氮原子的核外电子数为已知氮原子的核外电子数为7 7，中子数为，中子数为7 7，求质量数和核电荷，求质量数和核电荷数。数。核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数=7=7 质量数质量数=质子数质子数Z+Z+中子数数中子数数N=14N=14原子组成的表示：原子组成的表示：X X元素符号元素符号核电荷数核电荷数质量数质量数例例3 3：ClCl氯元素符号氯元素符号Cl，质量数，质量数35，核电荷数，核电荷数17二、同位素二、同位素元素元素：具有相同核

4、电荷数：具有相同核电荷数(即质子数即质子数)的同一类原子的总称。的同一类原子的总称。同位素同位素：这种具有相同质子数，而中子数不同的同种元素的不：这种具有相同质子数，而中子数不同的同种元素的不同原子互称为同位素同原子互称为同位素同位素举例：同位素举例：HHH氢的同位素氢的同位素氧的同位素氧的同位素碳的同位素碳的同位素 铀的同位素铀的同位素 备注备注：同一元素的各种同位素虽然质量数不同，物理性质有差异，但同一元素的各种同位素虽然质量数不同，物理性质有差异，但其化学性质几乎完全相同其化学性质几乎完全相同 同位素用途：同位素用途：H2.H3 H2.H3 是制造氢弹的材料；是制造氢弹的材料；U235U

5、235是制造原子弹的材料和核反应的燃料；是制造原子弹的材料和核反应的燃料；C12C12是将其质量当做相对原子质量标准的那种碳原子。是将其质量当做相对原子质量标准的那种碳原子。利用放射性同位素给金属制品探伤，利用放射性同位素给金属制品探伤，在医疗方面，可以利用某些同位素放射出的射线治疗癌肿等。在医疗方面，可以利用某些同位素放射出的射线治疗癌肿等。三、原子核外电子的排布三、原子核外电子的排布1.1.核外电子运动的特征核外电子运动的特征 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某

6、一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少（概率）。出现的机会的多少（概率）。2.2.电子云：描述核外电子的运动状态电子云：描述核外电子的运动状态 用小黑点疏密来表示核外电子出现的几率大小，小黑点密的地方电子在该用小黑点疏密来表示核外电子出现的几率大小，小黑点密的地方电子在该处出现的几率大，小黑点疏的地方电子在该处出现的几率少。这种用小黑点疏处出现的几率大，小黑点疏的地方电子在该处出现的几率少。这种用小黑点疏密来表示核外电子出现的几率大小的图像称作电子云。密来表示核外电子出现的几率大小的图像称作电子云。*小黑点的疏密表示电子

7、在核外空间单位体积内出现的机会的多少。小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会的多少。*电子云只是形象地表示电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。而实际上并不存在。(a)5(a)5张照张照 (b)20(b)20张照张照 (c)100(c)100张照张照 (d)10000(d)10000张张 片叠印片叠印 片叠印片叠印 片叠印片叠印 照片叠印照片叠印 *小黑点不表示电子只表示电子在这里出现过一次小黑点不表示电子只表示电子在这里出现过一次3.3.多电子原子核外电子排布多电子原子核外电子排布*分层排布：先排布在低能量的电子层，排满后再排能

8、量稍高分层排布：先排布在低能量的电子层，排满后再排能量稍高的电子层。的电子层。电子层电子层n n：n1234567光谱符号光谱符号KLMNOPQ*排布规律：先排布在低能量的电子层，排满后再排布规律：先排布在低能量的电子层，排满后再排能量稍高的电子层。排能量稍高的电子层。各电子层最多容纳的电子数目是各电子层最多容纳的电子数目是2n2n2 2。最外层电子数目不超过最外层电子数目不超过8 8个个(K(K层为最外层时不超过层为最外层时不超过2 2个个)。次外层电子数目不超过次外层电子数目不超过1818个，倒数第三层电子数目不超过个，倒数第三层电子数目不超过3232个。个。计算确定每层计算确定每层最多容

9、纳的电最多容纳的电子数目？子数目？*原子原子结构示意图结构示意图2 8 1+112 8 7+17钠和氯元素原子结构示意图钠和氯元素原子结构示意图 弧线表示电子层，弧线上面的数字表示该层的电子数。弧线表示电子层，弧线上面的数字表示该层的电子数。第二节第二节 元素周期律元素周期律 元素周期表元素周期表 一、元素周期律一、元素周期律将将118号元素号元素原子的核外电子排布、原子半径和一些化合价列成表原子的核外电子排布、原子半径和一些化合价列成表(表表1.5)1.5)来寻找规律。来寻找规律。原子序数：按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种序号，叫做该元原子序数：按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这

10、种序号，叫做该元素的原子序数。素的原子序数。（一）原子核外电子排布的周期性变化（一）原子核外电子排布的周期性变化原子序数原子序数 元素名称元素名称 电子层数电子层数 最外层电子排布最外层电子排布 12 HHe 1 12 310 LiNe 2 18 918 NaAr 3 18 18号以后的元素继续排列下去，重复出现原子最外层电子数从号以后的元素继续排列下去，重复出现原子最外层电子数从1个递增到个递增到8个的情况。个的情况。结论结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈周期性的变化。周期性的变化。（二）原子半径的周期性变化（二）原子半径的周

11、期性变化 同一横行从左到右，原子半径减小同一横行从左到右，原子半径减小原因：原因：电子层数不变，核电荷增加，最外层电子受到的吸引力增电子层数不变，核电荷增加，最外层电子受到的吸引力增大，导致收缩作用大，导致收缩作用结论：结论：随着原子序数的递增，元素的原子半径发生周期性的变化。随着原子序数的递增，元素的原子半径发生周期性的变化。（三）元素主要化合价的周期性变化（三）元素主要化合价的周期性变化 从原子序数为从原子序数为1118的元素在极大程度上重复着从的元素在极大程度上重复着从3到到10的元素所表现的化的元素所表现的化合价变化，即正价从合价变化，即正价从+1(Na)逐渐递变到逐渐递变到+7(Cl

12、)，以稀有气体元素零价结束。，以稀有气体元素零价结束。从中部的元素开始有负价，负价从从中部的元素开始有负价，负价从-4(Si)递变到递变到-l(Cl)。18号以后也有相似号以后也有相似的变化规律的变化规律结论：结论：元素的化合价随着原子序数的递增呈现周期性的变化元素的化合价随着原子序数的递增呈现周期性的变化。元素周期律：元素周期律：元素元素 性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化。变化。俄国化学家门捷列夫俄国化学家门捷列夫 二、元素周期表二、元素周期表 根据元素周期律，把现在已知的一百多种元素中根据元素周期律，把现在已知的一百多种元素中电子层数目相同电

13、子层数目相同的元素，的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中最外层的电子数相最外层的电子数相同同的元素按电子层数递增的顺序由上而下排列成纵行，得到的的元素按电子层数递增的顺序由上而下排列成纵行，得到的 表叫做表叫做元素周元素周期表期表。（一）元素周期表的结构（一）元素周期表的结构1.周期周期具有相同电子层数，并按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素称为具有相同电子层数，并按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素称为一个周期。一个周期。共有共有7个横行，即个横行，即7个周期个周期 1.2.3短周期；短周期；4.5.6长周期；长

14、周期；7不完全周期。不完全周期。2.族族 元素周期表里有元素周期表里有18个纵行。除第个纵行。除第8，9，10三个纵行合称为第三个纵行合称为第族元素族元素外，其余外，其余15个纵行，每个纵行称为一族。族又分主族（个纵行，每个纵行称为一族。族又分主族（A族）和副族（族）和副族（B族）。族）。共共8个个A族，族，8个个B族。族。1988年，年，IUPAC建议每一纵行为一族，共分为建议每一纵行为一族，共分为18个族，不分个族，不分A、B族，族，三、周期表中主族元素性质的递变规律三、周期表中主族元素性质的递变规律 1.主族元素的金属性和非金属性的递变主族元素的金属性和非金属性的递变元素的金属性：原子元

15、素的金属性：原子失去电子失去电子的能力。的能力。元素的非金属性：原子元素的非金属性：原子获得电子获得电子的能力。的能力。同一周期中同一周期中，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子失，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强，即：元素的金属性逐渐去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强，即：元素的金属性逐渐减弱，而非金属性逐渐增强。减弱，而非金属性逐渐增强。同一主族中同一主族中，从上到下电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力，从上到下电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。即

16、元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。即元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。减弱。2.主族元素化合价的递变主族元素化合价的递变价电子价电子：能够决定化合价的电子即参加化学反应的电子称为价电子能够决定化合价的电子即参加化学反应的电子称为价电子 最高正化合价最高正化合价=原子最外层电子数原子最外层电子数=原子所在族的序数原子所在族的序数|负化合价数负化合价数|=8-主族数主族数 3.元素周期表的应用元素周期表的应用 推断元素的一般性质，预言和发现新元素，寻找和制造新材料等推断元素的一般性质，预言和发现新元素，寻找和制造新材料等 应用举例应用举例2：在元素周期表的金属和

17、非金属的分界线的附近可以找到（在元素周期表的金属和非金属的分界线的附近可以找到（A ）A半导体材料半导体材料 B人畜安全的高效农药人畜安全的高效农药 C催化剂催化剂 D氟利昂的代用品氟利昂的代用品应用举例应用举例1：现在含元素硒（现在含元素硒（Se）的保健品开始进入市场，已知硒元素与氧元素同主族，与钾）的保健品开始进入市场，已知硒元素与氧元素同主族，与钾元素同周期，下列关于硒的叙述中不正确的是（元素同周期，下列关于硒的叙述中不正确的是（C ）A原子序数为原子序数为34B最高价氧化物的化学式为最高价氧化物的化学式为SeO3 C非金属性比较强非金属性比较强D气态氢化物化学式为气态氢化物化学式为H2

18、Se应用举例应用举例3：在高温超导体中，铊在高温超导体中，铊(T1)是其中成分之一，已知铊是铝的是其中成分之一，已知铊是铝的同族元素，关于铊的下列性质判断中可能错误的是（同族元素，关于铊的下列性质判断中可能错误的是（C ）A是银白色质软的金属是银白色质软的金属 B形成形成3价的化合物价的化合物CT1(OH)3是两性氢氧化物是两性氢氧化物 D单质铊的还原性比单质铝强单质铊的还原性比单质铝强 第三节第三节 化学键化学键 化学键：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用。化学键：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用。一、离子键一、离子键 金属钠在氯气中燃烧生成氯化钠的反应：金属钠在氯气中燃烧生成氯化

19、钠的反应：2Na+Cl2 2NaCl 电子式表示：电子式表示：Na +Cl Na+Cl xx 象氯化钠这样，凡由阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键象氯化钠这样，凡由阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做叫做离子键离子键。以离子键相结合的化合物称为离子化合物以离子键相结合的化合物称为离子化合物 共价键共价键离子键离子键金属键金属键价键理论价键理论 分子轨道理论分子轨道理论二、共价键二、共价键 原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫做原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫做共价键共价键。H+H H2 氢分子的形成：氢分子的形成：两个氢原子间共用两个电子，形成两个氢原子间共用两个电子，形成共

20、用电子对共用电子对 1.共价键共价键 共有共有(用用)电子对电子对举例举例:共价键共价键:原子之间通过共用电子对而形成的化学键。原子之间通过共用电子对而形成的化学键。以短划表示以短划表示所有化学键都是共价键的化合物称为共价化合物。非金属元素的原子所有化学键都是共价键的化合物称为共价化合物。非金属元素的原子之间都是以共价键相结合。之间都是以共价键相结合。下列分子均由共价键结合而成下列分子均由共价键结合而成 分子式分子式 结构式结构式Cl2 Cl Cl HCl H ClH2ON2 N NCO2 OCO 单键（共用一对电子）单键（共用一对电子）双键（共用两对电子）双键（共用两对电子）叁键（共用三对电

21、叁键（共用三对电子）子）键的极性：键的极性：共价键共价键 极性键极性键：不同种原子所形成的不同种原子所形成的 共价键中，共用电子对偏向共价键中，共用电子对偏向于吸引电子的能力强的原子一方，这种原子带部分负电荷，于吸引电子的能力强的原子一方，这种原子带部分负电荷，而吸引电子的能力较弱的原子就而吸引电子的能力较弱的原子就 带部分正电荷带部分正电荷。HCl ，HO键键 非极性键非极性键：同种原子所形成的同种原子所形成的 共价键，吸引电子的能力完共价键，吸引电子的能力完全相同，共用电子对不偏向任何一方，因此成键原子不显电全相同，共用电子对不偏向任何一方，因此成键原子不显电性。性。H-H；Cl-Cl；O

22、=O 思考思考共价键极性的强弱取决于什么？共价键极性的强弱取决于什么？2.分子的极性分子的极性 在任何一个分子中都可以找到在任何一个分子中都可以找到一个正电荷中心和一个负电荷中心。一个正电荷中心和一个负电荷中心。正、负电荷中心不重合的分子为正、负电荷中心不重合的分子为极性分子极性分子。正、负电荷中心重合的分子为正、负电荷中心重合的分子为非极性分子非极性分子。分子极性的判断：分子极性的判断：以非极性键结合的分子是非极性分子；以非极性键结合的分子是非极性分子；以极性键结合的双原子分子一定是极性分子以极性键结合的双原子分子一定是极性分子以极性键结合的多原子分子，要看分子的空间构型以极性键结合的多原子

23、分子，要看分子的空间构型举例举例：SOSO2.2.COCO2 2都是三原子分子，都是由极性键组成，但都是三原子分子，都是由极性键组成，但COCO2 2的空间结构的空间结构是直线型，键的极性相互抵消，分子的正、负电荷中心重合，为非极是直线型，键的极性相互抵消，分子的正、负电荷中心重合，为非极性分子。而性分子。而SOSO2 2的空间构型是角型，正、负电荷重心不重合，为极性分的空间构型是角型，正、负电荷重心不重合，为极性分子。子。CClCCl4 4分子为正四面体构型，空间结构对称，极性相互抵消，为非极性分分子为正四面体构型，空间结构对称，极性相互抵消，为非极性分子。子。三、金属键三、金属键固态或液态

24、金属中，金属原子可以松脱下价电子，自由地从一个原子固态或液态金属中，金属原子可以松脱下价电子，自由地从一个原子到另一个原子。这些电子称为自由电子。到另一个原子。这些电子称为自由电子。自由电子在金属晶格中自由流动，把金属原子或离子自由电子在金属晶格中自由流动，把金属原子或离子“脱合脱合”在一起，在一起，形成金属键。形成金属键。金属键的电子海模型金属键的电子海模型金属晶体金属晶体：通过金属键形成的晶体。：通过金属键形成的晶体。物理性质特点：熔点、沸点较高；有良好的导电性、导物理性质特点：熔点、沸点较高；有良好的导电性、导热性、延展性。热性、延展性。Thanks for your attention!