人教版高中化學(xué)選修3-1.2《原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)》參考課件2

1、一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表元素周期表的發(fā)展歷史1829年 德國化學(xué)家德貝萊納 三素組1864年 英國化學(xué)家紐蘭茲 八音律1869年 俄國化學(xué)家門捷列夫 第一張?jiān)刂芷诒?905年 瑞士化學(xué)家維爾納 制成維爾納長式元素周期表1913年 英國物理學(xué)家莫斯萊元素周期表中的原子序數(shù)是原子的核電荷數(shù)TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtDsCuAgAuRgZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCa

2、SrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc對元素的分類：主族元素副族元素短周期元素長周期元素金屬元素非金屬元素前三周期，118號后四周期，18號以后長周期和短周期元素共同組成長周期元素單獨(dú)構(gòu)成22種90多種原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布3鋰Li11鈉鈉19鉀K37銣Rb55銫Cs1s22s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s1堿金屬的電子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p64d105

3、s25p66s1Xe6s1He2s1Ne3s1Ar4s1Kr5s1 每到出現(xiàn)堿金屬，就開始建立一個新的電子層。隨后最外層上的電子逐漸增多，最后達(dá)到8個電子，出現(xiàn)稀有氣體。 元素周期系的形成是元素原子核外電子排布發(fā)生周期性的重復(fù)。能級組6s 4f 5d 6p5s 4d 5p4s 3d 4p3s 3p2s 2p1s每個能級組相當(dāng)于元素周期表中的一個周期1、周期與能級組 各周期所含元素的種數(shù)等于相應(yīng)能級組中各軌道中最多容納的電子數(shù)之和。周期相應(yīng)能級組中所含能級最多容納電子數(shù) 元素種類金屬元素?cái)?shù)目11s 22s 2p 33s 3p 44s 3d 4p 55s 4d 5p 66s 4f 5d 6p 28

4、8181832288181832023141530【思考】寫出每個周期開頭元素和結(jié)尾元素的最外層電子的排布式的通式？為什么第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同？2、周期表中的族與原子的電子排布原子核外電子的排布： 按構(gòu)造原理從能量低到能量高逐層排布失電子的順序： 從外層到內(nèi)層逐漸失去價電子層：周期表上元素的“外圍電子排布” 這些能級上的電子可在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化，這些電子稱為價電子?！舅伎肌吭刂芷诒碇忻總€縱列的價電子層的電子總數(shù)是否相等？主族： 最后一個電子排入ns或np能級副族：最后一個電子排入(n-1)d或(n-2)f能級BBB、B族序數(shù)最外層電子數(shù)零族： 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)ns2np6（He

5、除外）族：最后一個電子排入(n-1)d多數(shù)元素在化學(xué)反應(yīng)中價數(shù)不等于族數(shù)族序數(shù)=原子的最外層電子數(shù)=價電子數(shù)族序數(shù)價電子數(shù)=(n-1)d+ns的電子數(shù)3、原子的電子構(gòu)型和元素的分區(qū)TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyC

6、fHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAcsddspf分區(qū)依據(jù)：最后一個電子排入的能級不同（除ds區(qū)）s區(qū)元素：最外層構(gòu)型是ns1和ns2。IA和 IIA族元素。除H外，其余為活潑金屬。d區(qū)元素：包含第IIIB族到VIII族元素，電子構(gòu)型是(n-1)d19ns12最外層電子數(shù)皆為12個，均為金屬元素，性質(zhì)相似。 ds區(qū)元素：包括IB族和IIB族元素，價電子構(gòu)型是(n-1)d10ns12，均為金屬元素 。f區(qū)元素：最后一個電子排入(n-2)f能級，包括鑭系和錒系元素，均為金屬。【思考】為什么s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素都是金屬（氫元素除外）？p區(qū)元素：最外層電子構(gòu)型從ns2np1ns2

7、np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金屬元素都在p區(qū)。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc過渡元素【思考】為什么副族元素和第族元素又稱為過渡元素？ 副族元素和第族元素（包括d區(qū)和

8、ds區(qū)元素）介于s區(qū)元素（主要為金屬）和p區(qū)（主要為非金屬）之間，處于由金屬元素向非金屬元素過渡區(qū)域。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH【思考】為什么在元素周期表中非金屬主要集中在右上角三角區(qū)內(nèi)？ 由于元素價電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表中元素性質(zhì)遞變規(guī)律決定的。同周期元素由左向右非金屬逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱；同主族元素從

9、上到下非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)。結(jié)果使元素周期表右上角區(qū)域主要呈現(xiàn)非金屬性?！舅伎肌繛槭裁刺幱诜墙饘偃菂^(qū)邊緣的元素常被稱為半金屬或準(zhǔn)金屬？ 由于元素金屬性和非金屬性間沒嚴(yán)格的界限，處于非金屬三角邊緣的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性、又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。1、原子半徑同種元素的原子以共價鍵連接時核間距離的一半共價半徑：相鄰原子的平均核間距二、元素周期律元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)增加發(fā)生周期性的遞變非金屬稀有氣體范德華半徑：兩個原子只靠分子間作用力相互吸引時核間距的一半稀有氣體【思考】原子半徑由哪些因素決定？ 電子層數(shù) 核電荷數(shù) 電子的能層越多，電子之間的負(fù)電排斥將使原子的半徑增大 核電荷數(shù)越

10、大，核對電子的引力也就越大，將使原子的半徑縮小【思考】元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢又如何？應(yīng)如何理解這種趨勢？HLiBeBCNOFHeNeArKrXeRnNaMgAlSiPSClKRbCsFrCaGaGeAsSeBrSrInSnSbTeIBaTlPbBiPoAtRa當(dāng)電子層數(shù)相同（同周期）時，隨核電荷數(shù)增加，原子半徑逐漸減小當(dāng)最外層電子數(shù)相同（同族）時，隨電子層數(shù)的增加，原子半徑逐漸增大同一周期副族元素由左到右原子半徑縮小的程度小于主族元素同一縱行元素的原子與相應(yīng)離子的半徑變化。原子半徑 相應(yīng)陽離子離子半徑電子排布相同的離

11、子，離子半徑隨著核電荷數(shù)的遞增而減小?！舅伎肌吭嚤容^ O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半徑大小？NaMgAlOF【思考】試比較O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半徑大小？O2-F- Na+ Mg2+ Al3+【思考】試比較Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半徑大??？S2-Cl- Na+Mg2+ H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 化合價+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-41 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 原子序數(shù)（Z）2、元素的化合價 （1）

12、最高正化合價+ 負(fù)化合價 = 8（或2） 最高正價等于最外層電子數(shù)（氟、氧元素?zé)o最高正價）（2）金屬與非金屬元素的化合價的典型差異金屬只顯正價非金屬既顯正價又顯負(fù)價，通常負(fù)價唯一主族元素的化合價的周期性變化的規(guī)律 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 化合價+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-421 22 23 24 25 26 27 28 29 30 原子序數(shù)（Z）過渡元素的化合價的周期性變化的規(guī)律HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo【思考】元素

13、周期表中，同周期的主族元素、同主族元素的金屬性和非金屬性如何變化？3、金屬性和非金屬性原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次增大原子半徑依次增大原子半徑依次增大原子半徑依次增大非金屬性依次增強(qiáng)非金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)金屬性非金屬性 與H2反應(yīng)的條件及生成氫化物的穩(wěn)定性最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱相互置換 與水或酸反應(yīng)，置換出H2的難易 最高價氧化物的水化物堿性強(qiáng)弱相互置換4、電離能第一電離能（I1）：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第二電離能（I2）：從氣態(tài)基態(tài)一價正離子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)

14、二價正離子所需要的最低能量。第三電離能（I3）？電離能的大小反映了原子失去電子的難易。決定電離能大小的因素：核電荷數(shù)原子半徑（1）概念：kJ/mol 第一電離能越小，越易失電子，金屬越活潑。（2）元素的第一電離能變化規(guī)律【思考】預(yù)測同主族元素原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞 增有何規(guī)律？同主族元素，從上到下第一電離能逐漸減小 。 【思考】預(yù)測同周期元素原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞 增有何規(guī)律？同周期元素，從左往右第一電離能總體呈增大趨勢。 電子亞層結(jié)構(gòu)為全滿、半滿時較相鄰元素要大。即第 A 族、第 A 族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。副族元素第一電離能變化緩慢，規(guī)律不明顯。最后的電子填入

15、(n-1)d或(n-2)f，最外層基本相同 一個原子的逐級電離能是逐漸增大：一個原子的逐級電離能是逐漸增大：I1 I2 I3 【思考】各元素逐級失去電子的電離能有什么特點(diǎn)？ 隨著電子的逐個失去，陽離子所帶正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個電子需克服的電性引力越來越大，消耗能量也越來越大。 隨著電子的逐個失去，陽離子核外電子逐漸達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再要失去電子需克服的電性引力消耗能量更大（突躍變化） 【思考】觀察F元素的逐級電離能，分析變化特點(diǎn)及其原因。電離能的突躍變化，也說明核外電子是分能層排布的?！居^察與思考】鈉原子與氯原子結(jié)合成的氯化鈉是離子化合物，而氫原子與氯原子結(jié)合成的氯化氫是共價化合

16、物。為什么？ 化合物中相鄰原子通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起。一般情況下，活潑非金屬元素與活潑金屬元素以離子鍵結(jié)合成離子化合物，非金屬元素之間以共價鍵結(jié)合成共價化合物。 成鍵原子之間是形成離子鍵還是共價鍵，主要取決于成鍵原子吸引電子能力的差異。5、電負(fù)性 元素的原子在分子中吸引鍵合電子能力的相對大小。 電負(fù)性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。 鍵合電子：原子中用于形成化學(xué)鍵的電子。（1）概念 鮑林（美國，1901-1994）H2.1Li1.0Na0.9K0.8Rb0.8Cs0.7Be1.5Mg1.2Ca1.0Sr1.0Ba0.9B2.0Al1.5Ga1.6In1.7Tl1.8C2.5Si1.8Ge1.

17、8Sn1.8Pb1.9N3.0P2.1As2.0Sb1.9Bi1.9O3.5S2.5Se2.4Te2.1Po2.0F4.0Cl3.0Br2.8I2.5At2.2【思考】觀察主族元素的電負(fù)性數(shù)據(jù)（以F=4.0和Li=1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)，稀有氣體未計(jì)），元素的電負(fù)性有何變化趨勢？Na Mg Al Si P S Cl主族電負(fù)性的周期性變化Li Na K Rb Cs F Cl Br I At 同一周期，從左到右電負(fù)性遞增。同一主族，從上到下，電負(fù)性遞減。（2）電負(fù)性的變化規(guī)律電負(fù)性的大小可用于衡量元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱。金屬電負(fù)性小于1.8非金屬電負(fù)性大于1.8類金屬電負(fù)性在1.8左右，兼有金屬

18、和非金屬的性質(zhì) 金屬元素越容易失電子，對鍵合電子的吸引能力越小，電負(fù)性越??； 非金屬元素越容易得電子，對鍵合電子的吸引能力越大，電負(fù)性越大 電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正價； 電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強(qiáng)，元素的化合價為負(fù)值。電負(fù)性數(shù)值大小能夠衡量元素在化合物中吸引電子能力大小?！揪毩?xí)】請查閱下列化合物中元素的電負(fù)性數(shù)值，判斷化合物中化合價為正值的元素？ CH4、NaH、NF3、NH3、SO2、H2S、ICl、HBr通過成鍵元素間電負(fù)性的差值判斷化學(xué)鍵類型。 如果兩個成鍵元素間的電負(fù)性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵； 如果兩個成鍵元素間的

19、電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵?！揪毩?xí)】請查閱下列化合物中元素的電負(fù)性數(shù)值，判斷它們哪些是離子化合物，哪些是共價化合物？ NaF、HCl、NO、MgO、KCl、CH4離子化合物：NaF、MgO、KCl共價化合物：HCl、NO、CH4Li Be BMg Al Si【科學(xué)探究科學(xué)探究】對角線規(guī)則對角線規(guī)則 某些主族元素與右下方的主族元素的某些性質(zhì)是相似的，稱為對角線規(guī)則。Li和Mg的相似性在空氣中燃燒均生成正常的氧化物 4Li+O2=2Li2O 2Mg+O2=2MgO與N2的化合能力較強(qiáng)，易生成Li3N和Mg3N2 氫氧化物堿性相當(dāng)，均為中強(qiáng)堿，溶解度較小，受熱易脫水成氧化物 Be和

20、Al的相似性 Be和Al都是兩性金屬，不僅能溶于酸，也都能溶于堿放出氫氣 Be+2NaOH=Na2BeO2+H2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 Be和Al的氫氧化物都是兩性化合物，易溶于強(qiáng)堿 BeCl2和AlCl3都是共價化合物。易升華、聚合、易溶于有機(jī)溶劑 Be,Al常溫下不與水作用，與冷的濃硝酸接觸時都發(fā)生鈍化現(xiàn)象 B和Si的相似性含氧酸都是弱酸單質(zhì)能溶于堿生成含氧酸鹽，生成H2在自然中都不以單質(zhì)存在，是以氧化合物存在B-O鍵和Si-O 鍵都有很高的穩(wěn)定性Ka(B(OH)3)=5.810-10 原子的價電子構(gòu)型才是決定元素性質(zhì)的最主要因素，因此，同族元素性質(zhì)的相似性以及性質(zhì)的遞變規(guī)律總是主要的。 【思考】對角線規(guī)則產(chǎn)生的原因？某些主族元素與右下方的主族元素的電負(fù)性相近Li1.0Na0.9Be1.5Mg1.2B2.0Al1.5C2.5Si1.8HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo原子半徑逐漸減小，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)；第一電離能增大（、反常