原子结构与元素周期表课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

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1、第第二二节节 原原子子结结构构与与元元素素的的性性质质第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质 第第1 1课时课时 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表 复习回顾复习回顾元素周期表的结构元素周期表的结构周期周期短周期短周期长周期长周期第第1周期：周期：2 种元素种元素第第2周期：周期：8 种元素种元素第第3周期：周期：8 种元素种元素第第4周期：周期：18 种元素种元素第第5周期：周期：18 种元素种元素第第6周期：周期：32 种元素种元素第第7周期：周期：32种元素种元素镧镧57La 镥镥71Lu 共共15 种元素称镧系元素种元素称镧系元素锕锕89Ac 铹铹103Lr 共共15 种元素

2、称锕系元素种元素称锕系元素（横行）（横行）周期序数电子层数周期序数电子层数复习回顾复习回顾 族族主族主族(在族序数后标在族序数后标A)副族副族(在族序数后标在族序数后标B)第第VIII 族族（纵行）（纵行）零族零族:最外层电子数为最外层电子数为8（He为为2）7个主族个主族7个副族个副族三个纵行三个纵行(8、9、10）注：注：碱金属元素在第碱金属元素在第A族族 卤族元素在第卤族元素在第A族族 稀有气体元素在稀有气体元素在0族族 主族元素的族序数主族元素的族序数最外层电子数最外层电子数 1869年年，俄俄国国化化学学家家门门捷捷列列夫夫发发现现，按按相相对对原原子子质质量量从从小小到到大大的的顺

3、顺序序将将元元素素排排列列起起来来，得得到到一一个个元元素素序序列列，并并从从最最轻轻的的元元素素氢氢开开始始进进行行编编号号，称称为为原原子子序序数数，这这个个序序列列中中的的元元素素性性质质随随着着原原子子序序数数递递增增发发生生周周期期性性的的重重复复，这这一一规规律律被被门门捷捷列列夫称作夫称作元素周期律元素周期律。俄国化学家门捷列夫俄国化学家门捷列夫1 1、元素周期律、元素周期律（1 1）定义：）定义：元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律性递变，这一规律叫做元素周期律 （2 2）实质：元素性质的周期性变化是元素原子

4、的核外电）实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。子排布周期性变化的必然结果。2 2、元素周期系、元素周期系定义：定义：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。素周期系。这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性的重复。的重复。一、元素周期律、元素周期系和元素周期表一、元素周期律、元素周期系和元素周期表3 3、元素周期表、元素周期表 （1 1）含义：元素周期表是呈现元素周期系的表格。）含义：元素周期表是呈现元素周期系的表格。（2 2）元素周期系与元素周期表的关

5、系：）元素周期系与元素周期表的关系：注：注：（1 1）门捷列夫提出的原子序数是按相对原子质量从小）门捷列夫提出的原子序数是按相对原子质量从小到大的顺序对元素进行编号到大的顺序对元素进行编号（2 2）原子序数是按照元素核电荷数由小到大的顺序给）原子序数是按照元素核电荷数由小到大的顺序给元素编号而得到的序数。元素编号而得到的序数。（3 3）原子序数）原子序数=核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数三张重要历史意义的元素周期表三张重要历史意义的元素周期表特征：特征：从第四周期开始每从第四周期开始每个周期结成两段。个周期结成两段。族分族分IVIII和和0族族门捷列夫周期表门捷列夫周期表短

6、短式式周周期期表表维尔纳的特长式周期表维尔纳的特长式周期表1905年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表。维尔纳周期表年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表。维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。维尔纳镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定周期表前五个周期的元素种类被完全确定2、8、8、18、18

7、，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中Be、Mg的位置与现今周期表不同。的位置与现今周期表不同。玻尔元素周期表玻尔元素周期表玻尔周期表中用玻尔周期表中用方方框框框起原子新增加框起原子新增加的电子是填入的电子是填入内层内层轨道的。轨道的。玻尔周期表中用玻尔周期表中用直线直线连接前后周连接前后周期相关元素（同期相关元素（同族元素），原因族元素），原因它们的它们的价电子数价电子数相等相等1 1核外电子排布与周期的关系核

8、外电子排布与周期的关系周期周期外围电子排布外围电子排布对应能级组对应能级组对应能级组对应能级组电子最大容量电子最大容量周期中所含周期中所含元素的数目元素的数目A0一一1s11s21s22二二2s12s22p62s、2p88三三3s13s23p63s、3p88四四4s14s24p64s、3d、4p1818五五5s15s25p65s、4d、5p1818六六6s16s26p66s、4f、5d、6p3232七七7s17s27p67s、5f、6d、7p3232根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构系的基本结构二、构造原理与元素周期表二

9、、构造原理与元素周期表1 1原子核外电子排布与周期的关系原子核外电子排布与周期的关系第一周期从第一周期从1s1开始，以开始，以1s2结束结束，只有两种元素，只有两种元素其余各周期总是从其余各周期总是从ns能级开始，以能级开始，以np结束结束而而从从ns能能级级开开始始以以np结结束束递递增增的的核核电电荷荷数数（或或电电子子数）就等于每个周期里的元素数数）就等于每个周期里的元素数周期所含元素数目相应能级组最多容纳的电子数。周期所含元素数目相应能级组最多容纳的电子数。2构造原理与元素周期表图1-17左侧对齐的周期表（一周期一行）思考与讨论：思考与讨论：1950年年国国际际纯纯粹粹与与应应用用化化

10、学学联联合合会会（IUPAC）推推荐荐了了一一张张元元素素周周期期表表，书书末末的的元元素素周周期期表表就就是是参参照照其其新新版版制制作作的的。请请问问：怎怎样将图样将图1-17变成书末的元素周期表？变成书末的元素周期表？若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表：分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表：p pf fd ds ss sp ps sd dp pf fs sd dp pd ds sp pp ps ss s2.2.原子核外电子排布与族的关系原子核外电子排布与族的关系(1)(1)

11、主族元素的价层电子排布式、价层电子数主族元素的价层电子排布式、价层电子数列数列数121314151617族序数族序数AAAAAAA价层电子价层电子排布式排布式_ _ _ _价层电价层电子数子数_ _ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51234567（注注：稀稀有有气气体体元元素素的的价价电电子子排排布布为为ns2np6(He为为1s2)）(1)同主族元素原子的价层电子排布同主族元素原子的价层电子排布完全相同完全相同，价电子全，价电子全部排布在部排布在ns或或nsnp轨道上。价电子数与轨道上。价电子数与族序数族序数相同。相同。(2)A族、族、A族划分在族划分在

12、S区、区、A0族划分在族划分在P区区结论：结论：副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族数价电子排布式价电子数目 BBBBBBB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s234567(2)(2)副副族族元元素素的的价价层层电电子子排排布布式式、价价层层电电子子数数(以以第第四四周期为例周期为例)1112过渡元素过渡元素(副族和副族和族族)同一纵行原子的价层电子排布基同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布为本相同。价电子排布为(n1)d110ns12，BB族族的的价电子数与族序数相同，第价电子数与族序数相同，第B、B族族

13、价层电子数与族价层电子数与族序数序数基本相同基本相同 结论：结论：B族划分在族划分在d区区(排除镧系和锕系元素，其单独排除镧系和锕系元素，其单独划分在划分在f区区)，BB族划分在族划分在ds区。区。3、元素周期表的分区、元素周期表的分区（1）按电子排布分区）按电子排布分区按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表素周期表(第第IB族、第族、第B族除外族除外)分为分为s、p、d、f 4个区，个区，而第而第IB族、第族、第B族的元素原子的核外电子因先填满了族的元素原子的核外电子因先填满了(n-1)d能级而后填充能级而后填充ns能级而得名能级

14、而得名ds区。这区。这5个区的位置个区的位置关系如图所示。关系如图所示。族序数族序数价电子排布价电子排布元素分类元素分类s区区p区区d区区ds区区f区区A、A族族A0族族B族族B、B族族镧系和锕系镧系和锕系ns1、ns2ns2np16(n-1)d18ns2(n-1)d10ns12（n-2）f014(n-1)d02ns2活泼金属活泼金属(除除H)大多为非金属大多为非金属过渡金属过渡金属过渡金属过渡金属过渡金属过渡金属各区元素的价电子排布特点各区元素的价电子排布特点dSpdsf 主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数=价电子数价电子数电子总数为电子总数为37，B B电子总数为电子总数为810，

15、电子总数为电子总数为1112，B和和B 副族元素：副族元素：以外围以外围(n-1)d+ns的电子总数判断的电子总数判断（2）按）按金属金属元素与非金属元素分区元素与非金属元素分区金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置 沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是金属元素画一条线，线的左边是金属元素(氢除外氢除外),),线的右边是非金属元素。线的右边是非金属元素。非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图如图)。金属与非

16、金属交界处元素金属与非金属交界处元素的性质特点的性质特点 在元素周期表中位于金属和非在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素金属的性质，位于此处的元素(如如硼、硅、锗、砷、锑等硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为常被称为半金属或类金属半金属或类金属(一般可用作半导一般可用作半导体材料体材料)。dSpdsf除除H外，其余外，其余为活泼金属。为活泼金属。除除H外，所有外，所有非金属元素非金属元素都在都在p区。区。均为金属元素，均为金属元素，性质相似性质相似均为金属元素均为金属元素均为金属元素，均为金属元素，结构相似结构相似4 4、对

17、角线规则对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的（如锂和镁在过量的氧气中燃素的有些性质是相似的（如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。被称为对角线规则，如图所示。对角线规则对角线规则与酸反应与碱反应单质氧化物氢氧化物如铍、铝两元素的性质相似性如铍、铝两元素的性质相似性2、为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角、为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内（如图）？三角区内（如图）？副族元素处

18、于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素。又把副族元素称为过渡元素。这是由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变这是由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非规律决定的，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属处于非金属三角区边缘的元素既能表现

19、出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属。为半金属或准金属。3、处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金、处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？属。为什么？【科学探究】【科学探究】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）按照核外电子排布，可把元素周期表划分成）按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，个区，如图如图1-19所示。除所示。除ds区外，各区的名称来自按构造原理区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。最后填入电子的能级

20、的符号。s区、区、d区和区和p区分别有几个区分别有几个列？为什么列？为什么s区（除氢元素）、区（除氢元素）、d区和区和ds区的元素都是金区的元素都是金属元素？属元素？图1-19元素周期表分区的简图s区区元元素素的的价价层层电电子子排排布布通通式式为为ns12，d区区元元素素的的价价层层电电子子排排布布通通式式为为(n1)d19ns12，ds区区元元素素的的价价层层电电子子排排布布通通式式为为(n1)d10ns12，它它们们的的最最外外层层电电子子数数均均不不超超过过2，在在化化学学反反应应中中容容易易失失去去电电子子，所所以以s区区（除除氢氢元元素素外外）、d区区和和ds区区的的元元素素都是金

21、属元素。都是金属元素。s区有区有2列，列，d区有区有8列，列，p区有区有6列。列。（3 3）处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金）处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？属或类金属，为什么？由由于于处处于于非非金金属属与与金金属属分分界界线线上上的的元元素素既既能能表表现现出出一一定定的的非非金金属属性性，又又能能表表现现出出一一定定的的金金属属性性，因因此此这些元素常被称为半金属或类金属。这些元素常被称为半金属或类金属。（4）在周期表里找出）在周期表里找出Cr和和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原

22、子电子排布不符合构造原理造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？Cr的的价价层层电电子子排排布布式式为为3d54s1，Cu的的价价层层电电子子排排布布式式为为3d104s1，不不符符合合构构造造原原理理（它它们们的的3d轨轨道道达达到到半半充充满满或或全全充充满满结结构构，是是一一种种能能量量较较低低的的稳稳定定结结构构）。此此外外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子均不符合构造原理。等的基态原子电子均不符合构造原理。（5）预言）预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有号元素基态原

23、子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素。多少种元素。周期分别为一、二、三、四、五、六、七，元素种数分别为周期分别为一、二、三、四、五、六、七，元素种数分别为2x12、222、222、232、232、242、242,以此预测第八周期以此预测第八周期元素种数为元素种数为252=50(种种)。119号元素应位于第八周期第号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子族，故基态原子最外层电子排布为排布为8s1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：族序数主族元素：族序数主族元素：

24、族序数=原子的最外层电子数原子的最外层电子数原子的最外层电子数原子的最外层电子数=价电子数价电子数价电子数价电子数 副族元素：大多数族副族元素：大多数族副族元素：大多数族副族元素：大多数族序数序数序数序数=（n-1)d+nsn-1)d+ns的电子数的电子数的电子数的电子数=价电子数价电子数价电子数价电子数 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周期序数周期序数周期序数周期序数=能层数能层数能层数能层数5 5个区：个区：个区：个区：s s区、区、区、区、d d区、区、区、区、dsds区、区、区、区、p p区、区、区、区、f f区区区区 规律方法规律方法 1.1.根据原子结

25、构特征判断元素在元素周期表中的位置根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置价电子排布式价电子排布式2.元素周期表中元素和分区的关系元素周期表中元素和分区的关系(1)主族主族:s区和区和p区。区。(ns+np)的电子数的电子数=族序数。族序数。(2)0族族:p区。区。(ns+np)或或1s的电子数的电子数=8或或2。(2)副族副族:d区区+ds区区+f区。区。d区中区中(n-1)d+ns的电子数的电子数=族序数族序数(第第族部分元素族部分元素除外除外)。当当8(n-1)d+ns的电子数的电子数10时时,则为第则为第族元素。族元素。ds区中区中(n-1)d全充满全充满,ns的电子数的电子数=族序数。族序数。