原子结构---元素周期律.ppt

第一章 物质结构 元素周期律 物质的性质与其结构有着密切的联系。构成物质的粒子有 分子、原子和离子等。只有进一步学习这些粒子的组成和结构 以及反映元素内在联系的元素周期律，才能更深刻地认识物质 世界的内部规律。 本章介绍化学的重要理论之一：物质结构和元素周期律。 引 言 引言 1 第一章 物质结构 元素周期律第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构 第二节 元素周期律 元素周期表 第三节 化学键 第一章节目录 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构1 1.了解原子的组成 2.了解同位素及其应用 3.了解核外电子排布规律的初步知识 第一节 原子结构 学习目标 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构2 原子结构 一、原子的组成 第一节 原子结构 显微镜下的硅原子 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构2 一、原子的组成 第一节 原子结构 下面，从三方面讨论原子的组成 原子是由居于原子中心的原子核和核外电子构成的。 原子 原子核 核外电子 质子 中子 原子的大小 原子的电性 原子的质量 原子核由质子和中子构成。 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构3 原子很小，原子核更小。通常原子的半径约为10 -10 m，例 如，氧原子的半径为0.7410 -10 m。而原子核的半径仅为原子 半径的十万分之一，它的体积只占原子体积的几千亿分之一。 1.原子的大小 如果把原子放大成直径10 m左右的球体，那么原子核也只 有大头针针尖大小。 所以原子内部绝大部分是“空”的。核外电子就在这个空间 里做高速运动。 一、原子的组成 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构4 每个质子带一个单位正电荷，中子不带电，每个电子带一 个单位负电荷，整个原子是电中性的。 当原子得到或失去电子成为离子后，核外电子数不再等于 核内质子数。 思考： 11Na+的原子核外有多少个电子？ 原子核所带的电荷称为核电荷数，符号为Z。 2.原子的电性 一、原子的组成 因此，对原子来说： 核电荷数 = 核内质子数 = 核外电子数 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构5 质子的相对质量为1.007，中子的相对质量为1.008，电子 的质量更小，可以忽略不计。 质量数(质子数+中子数)就是原子相对质量所接近的整数。 3.原子的质量 一、原子的组成 知识拓展质量数 可以认为，原子的质量几乎就是原子核中质子和中子的质 量之和。由于质子和中子的相对质量都很接近1，因此将原子 核内的质子数和中子数之和称为质量数，符号为A。 质量数(A ) = 质子数(Z)+ 中子数(N ) 第一章 物质结构 元素周期律 深入讨论1 初中化学中已学到，原子相对质量是以1个12C原子质量的 1/12作为标准的。这个相对原子质量单位的数值等于： 中子的质量为1.674 810 -27 kg，因此中子的相对质量为： 电子的质量为质子质量的1/1 836，可以忽略不计。 质子的质量为1.672 610 -27 kg，因此质子的相对质量为 1.007。 1.674 810 -27 kg 1.660 610 -27 kg = 1.008 知识拓展质量数 第一章 物质结构 元素周期律 知识拓展质量数 深入讨论2 原子的质量可近似看成原子核中质子和中子的质量之和。 由于质子和中子的相对质量都约等于1，所以原子的相对质量 近似等于原子的质子数和中子数之和。此数值因此被称为质量 数。例如 ，35Cl的质量数等于35，其相对原子质量为34.969； 37Cl的质量数等于37，其相对原子质量为36.966。 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构6 如以 代表一个质量数为A、质子数为Z的原子，那么该 原子的组成可表示如下： X A Z X A Z 讨论和练习 N = AZ 质量数 核内质子数 元素符号 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构7 答：该氯原子的质量数为35、质子数为17，中子数为18。 2.填空 讨论和练习 10 132714 13271413 9223514392 原子的质量数、质子数和中子数？1.说明 核外电子数 粒子种类质子数质量数中子数 第一章 物质结构 元素周期律 已经知道，电子是带负电荷的质量很小的微粒，在原子核 外的很小的空间做高速运动。在含有多个电子的原子里，电子 的能量并不相同，能量低的电子在离核近的区域运动；能量高 的电子在离核远的区域运动。因此把这些“区域”叫做电子层 。 第一节 原子结构8 二、核外电子的排布规律 1.电子层 电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 在原子核外有能量互不相同的多个电子层。其能量由内到 外依次增高。 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构9 电子在排布时，一般总是尽先排布在能量最低的电子层里 ，并遵循以下规律： 原子核外电子排布规律 二、核外电子的排布规律 2.核外电子的排布规律 n = 1，即K层，最多容纳的电子数为 212 ，共2个。 n = 2，即L层， 最多容纳的电子数为 222 ，共8个。 n = 3，即M层，最多容纳的电子数为 232 ，共18个。 (1)各电子层最多容纳的电子数是2n2个(n为电子层数)。 (2)最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。 (3)次外层电子数不超过18个，倒数第三层电子数不超过32 个。 第一章 物质结构 元素周期律 画出8O 、11Na和 17Cl核外电子排布的示意图。 二、核外电子的排布规律 3.核外电子的排布 8O 11Na 17Cl 第一节 原子结构10 +8 +11 +172 8 7 2 6 2 8 1 第一章 物质结构 元素周期律 3.核外电子的排布 第一节 原子结构11 1H2He 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne 11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar 部分元素的核外电子排布情况 2 7+9 2 8 1 +11 2 8+102 6+82 5+72 4+62 3+52 2+42 1+3 2 8 2 +122 8 3 +132 8 4 +142 8 5 +152 8 6 +162 8 7 +172 8 8 +18 1+12+2 第一章 物质结构 元素周期律 讨论 从3Li 10Ne再从11Na 18Ar，它们的电子排布有何规律？ 从锂到氖，它们的电子层都是2层，最外层电子数从1逐 渐增加，最后达到8电子稳定结构。 再从钠到氩，它们的电子层都是3层，最外层电子数从1 逐渐增加，最后达到8电子稳定结构。 最外层达到8电子时(K层最外层时为2个电子)，称为稳定 结构。 第一节 原子结构12 第一章 物质结构 元素周期律 元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。 也就是说，同种元素原子核中的质子数是相同的。 质子数相同，而中子数不同的同种元素的不同原子，叫做 该元素的同位素。 第一节 原子结构13 三、同位素 1.元素和同位素 大多数元素都有同位素，下表列出了氢的三种同位素。 3 2 1 质量数 1 1 1 核电荷数 2 1 0 中子数 1 1 1 质子数 超重氢 重氢 普通氢 俗称 氚 氘 氕 名称 或T 或D 或H 符号 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构14 碳也有三种同位素，而氯只有两种，最多的锡有十种同位 素。 三、同位素 2.元素的平均相对原子质量 自然界中，元素的各种同位素所占的原子百分含量一般是 不变的，平时所说的元素的相对原子质量实际上是各种天然同 位素的相对原子质量的平均值。 碳的三种同位素： 氯的二种同位素： 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构15 三、同位素 2.元素的平均相对原子质量 答：氯的平均相对原子质量等于35.453。 解：氯的平均相对原子质量 34.96975.77% 36.96624.23% 35.453 计算氯的平均相对原子质量。 已知氯有两种天然同位素，它们的相对原子质量和原子百 分含量的数据如下： 相对原子质量36.966，原子百分含量为24.23% 相对原子质量34.969，原子百分含量为75.77%； 第一章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构16 同一元素的同位素之间化学性质几乎完全相同，但物理性质有 差异。例如，氢的三种同位素中2H和3H被用于制造氢弹。 知识拓展稳定同位素和放射性同位素 3.同位素的性质 碳的三种同位素中因为14C能够自发地放出肉眼看不见，但可以 被仪器测定的射线，在考古学上被用于测定动植物遗骸、化石的形 成年代。方法及原理示意如下： 第一章 物质结构 元素周期律 同位素可分为稳定同位素和放射性同位素。 有些同位素 能够自发地放出肉眼看不出的射线来，这样的同位素叫做放 射性同位素。这种放出射线的性质叫放射性。 放射性同位素放出的射线包括、和射线，这些射线可 以通过仪器来测知它的存在。 射线的穿透力很强，可以使密 封的照相底片感光。 放射性同位素的用途1 知识拓展稳定同位素和放射性同位素 第一章 物质结构 元素周期律 放射性同位素的用途2 放射性同位素的用途： 放射性同位素具有的性质，被广泛用于工业、农业、医 疗、科研和国防等各个领域。 例如，如果用一种元素的放射性同位素来代替某一化合 物中的该元素，虽然不会改变这种化合物的化学性质，但这 种化合物就有放射性了。利用对放射性的观察，便可以知道 这种元素的变化情况。用于这方面的放射性同位素叫做同位 素示踪原子。 知识拓展稳定同位素和放射性同位素 第一章 物质结构 元素周期律 放射性同位素的用途3 放射性同位素放出的射线具有穿透物体的本领，因此被用 来检查金属构件或制品的内部缺陷。 医学上利用放射性同位素诊断和治疗某些疾病，例如，用 131I被甲状腺吸收的量来确定甲状腺的功能，用60Co的射线能 杀死癌细胞来治疗肺癌等。 近年来，我国利用核能的研究也有很大进展，建设了大亚 湾、秦山等多座核电站。但和先进国家相比，规模和技术都 有差距。 放射性同位素的用途： 知识拓展稳定同位素和放射性同位素 第一章 物质结构 元素周期律 放射性同位素的用途4 放射性同位素在地质学、考古学上也有用处，例如，为了 测定花岗岩的形成年代，如果岩石中存在238U原子，就可以按 如下原理测定。 通过测定238U及其衰变产物206Pb的含量，即可确定岩石形 成的年代。 知识拓展稳定同位素和放射性同位素 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律1 1.了解原子序数 2.了解元素周期律的意义 3.了解元素周期表的结构 4.理解元素性质的递变规律 5.初步学会判断和比较元素及其化合物的主要化学性质 6.了解元素周期表的产生过程 第二节 元素周期律 元素周期表 学习目标 第一章 物质结构 元素周期律 核外电子的排布，特别是最外层电子的排布，对研究元素 的化学性质有着重要意义，下面将探讨元素的原子结构与元素 性质的内在联系和规律。 为了研究方便，人们把元素按照核电荷数由小到大的顺序 给元素编号，这个序号称为元素的原子序数。 第二节 元素周期律2 第二节 元素周期律 元素周期表 一、元素周期律 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律3 这是310号元素的核外电子排布： 一、元素周期律 1.核外电子排布的周期性变化 元素 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne 电子排布 电子层数 最外层 电子数 1.电子层数相同，均为2层。 22222222 2.最外层电子数从1个逐步递增至8电子稳定结构。 12345678 2 7+92 8+102 6+82 5+72 4+62 3+52 2+42 1+3 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律4 这是1118号元素的核外电子排布： 元素 11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar 电子排 布 电子层 数 最外层 电子数 一、元素周期律 1.核外电子排布的周期性变化 1.电子层数相同，均为3层。 33333333 2.最外层电子数从1个逐步递增至8电子稳定结构。 12345678 2 8 1 +112 8 2 +122 8 3 +132 8 4 +142 8 5 +152 8 6 +162 8 7 +172 8 8 +18 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律5 特点 随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈 周期性变化。 从310号元素，最外层电子数从1个递增到8电子稳定结 构，电子层数均为2层 。然后从1118号元素，最外层电子数 再从1个递增到8电子稳定结构，但电子层数增为3层。 一、元素周期律 1.核外电子排布的周期性变化 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律6 一、元素周期律 2.元素原子半径的周期性变化 元 素 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne 原子半径 /nm 0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.071 示意图 特 点 元 素 11Na12Mg13Al14 Si15P16S17Cl18Ar 原子半径 /nm 0.1860.1600.1430.1170.1100.1020.099 示意图 特 点 从Li到F的原子半径逐渐变小 从Na到Cl的原子半径逐渐变小 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律7 特点 随着原子序数的递增，元素的原子半径也呈现周期性变化 。 一、元素周期律 2.元素原子半径的周期性变化 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律 8 一、元素周期律 3.元素最高正化合价和负化合价的周期性变化 +5+4+3+2+1 -1-2 -4-3 0 除氟和氧两个最活泼的非金属元素外，其他元素: 最高正化合价 = 最外层电子数 稀有气体化学性质稳定，化合价为零。 从碳元素(最外层4个电子)开始有负化合价： 非金属元素的负化合价 = 最外层电子数-8 10Ne9F8O7N6C5B4Be3Li 化合价 最外层 电子数 电子排布 元 素 87654321 2 7+92 8+102 6+82 5+72 4+62 3+52 2+42 1+3 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律 9 一、元素周期律 3.元素最高正化合价和负化合价的周期性变化 稀有气体化学性质稳定，化合价为零。 从钠到氯元素： 最高正化合价 = 最外层电子数 从硅元素(最外层4个电子)开始有负化合价： 非金属元素的负化合价 = 最外层电子数-8 0 +7+6+5+4+3+2+1 -3-4 -2-1 化合价 最外层 电子数 电子排布 18Ar17Cl 16S 15P 14 Si13Al 12Mg 11Na 元 素 87654321 2 8 1 +112 8 2 +122 8 3 +132 8 4 +142 8 5 +152 8 6 +162 8 7 +172 8 8 +18 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律10 观察318号元素的元素最高正化合价和负化合价，可以看 出： 随着原子序数的递增，元素最高正化合价和负化合价呈周 期性变化。 元素趋向于达到8电子稳定结构(氦为2电子稳定结构)。 一、元素周期律 3.元素最高正化合价和负化合价的周期性变化 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期律11 元素的性质随着原子序数的递增呈现出周期性的变化，这 个规律叫元素周期律。 元素原子的最外层电子排布呈周期性变化。 元素的原子半径也发生周期性变化。 元素的化合价也呈现出周期性的变化。 随着原子序数的递增： 一、元素周期律 第一章 物质结构 元素周期律 根据元素周期律，把已发现的112种元素，按电子层相同 的由左到右排成同一横行，把不同横行中最外层电子数相同 的由上到下排成纵行，这样得到一个表格，叫元素周期表。 第二节元素周期表12 第二节 元素周期律 元素周期表 二、元素周期表 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表13 镧 系 La 镧 Ce 铈 Pr 镨 Nd 钕 Pm 钷 Sm 钐 Eu 铕 Gd 钆 Tb 铽 Dy 镝 Ho 钬 Er 铒 Tm 铥 Yb 镱 Lu 镥 锕 系 Ac 锕 Th 钍 Pa 镤 U 铀 Np 镎 Pu 钚 Am 镅* Cm 锔* Bk 锫* Cf 锎* Es 锿* Fm 镄* Md 钔* No 锘* Lr 铹* A0 1H 氢 He 氦 AAAAA A 2 Li 锂 Be 铍 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3Na 钠 Mg 镁 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩BBBBBBB 4 K 钾 Ca 钙 Sc 钪 Ti 钛 V 钒 Cr 铬 Mn 锰 Fe 铁 Co 钴 Ni 镍 Cu 铜 Zn 锌 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 Rb 铷 Sr 锶 Y 钇 Zr 锆 Nb 铌 Mo 钼 Tc 锝 Ru 钌 Rh 铑 Pd 钯 Ag 银 Cd 镉 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Cs 铯 Ba 钡 镧 系 Hf 铪 Ta 钽 W 钨 Re 铼 Os 锇 Ir 铱 Pt 铂 Au 金 Hg 汞 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po 钋 At 砹 Rn 氡 7 Fr 钫 Ra 镭 锕 系 Rf * Db * Sg * Bh * Hs * Mt * Uun * Uuu * Uub * 元 素 周 期 表 非金属 稀有气体金 属 过渡元素 横行称为周期 纵 行 称 为 族 4s4s1 外围电子的构型 原子相对质量 原子序数19 K 钾 39.098 3 39 40 41 元素符号(红色指 放射性元素) 元素名称(注*的 是人造元素) 放射性同位素的质量数 稳定同位素的质量数(底线指 丰度最大的同位素) 第一章 物质结构 元素周期律 1 2 3 4 5 6 7 第1周期共2种元素，称为短周期. 第5周期共18种元素，称为长周期. 第2周期共8种元素，亦称短周期. 第3周期共8种元素，亦称短周期. 第4周期共18种元素，称为长周期. 第6周期共32种元素，亦称长周期. 第7周期还有一些元素未发现，称为不完全周期. 二、元素周期表 1. 周期表的结构 (1)周期 第一节元素周期表14 注意 第1、2、3周期称为短周期。 第4、5、6周期称为长周期。 第7周期称为不完全周期，还未填满。 周期序数 = 电子层数 周期表的横行称为周期，共7个周期。 第一章 物质结构 元素周期律 镧 系 La 镧 Ce 铈 Pr 镨 Nd 钕 Pm 钷 Sm 钐 Eu 铕 Gd 钆 Tb 铽 Dy 镝 Ho 钬 Er 铒 Tm 铥 Yb 镱 Lu 镥 锕 系 Ac 锕 Th 钍 Pa 镤 U 铀 Np 镎 Pu 钚 Am 镅 Cm 锔 Bk 锫 Cf 锎 Es 锿 Fm 镄 Md 钔 No 锘 Lr 铹 1 2 3 4 5 6 镧 系 7 锕 系 1. 周期表的结构 二、元素周期表 元素周期表中最后的两个 横行分别包括镧系(5771)和锕 系(89103)，是第6和第7周期 的一部分。 第一节元素周期表15 (1)周期 第一章 物质结构 元素周期律 1. 周期表的结构 A0 AAAAAA BBBBBBB A A A A A A A B B B B B B B 0 (2)族 第一节元素周期表16 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表17 元素周期表共有18个纵行，其中铁、钴、镍三个纵行合 并为第族，其余每个纵行为一个族，因此共有16个族。 主族的符号为“A”，副族的符号为“B”。 1. 周期表的结构 1个0 族 元素周期表共有 7个副族(BB ) 1个族 7个主族(AA ) (2)族 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表18 由短周期元素和长周期元素共同构成的族叫主族。 零族元素具有8电子稳定结构(氦的K层为2个电子稳定结 构)。 主族元素的族序数和核外电子排布的关系： 1. 周期表的结构 主族元素族序数 = 最外层电子数 (2)族 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表19 元素周期表的7个主族，用“A”表示，分别从AA,它 们都有简称： A 氢锂钠钾铷铯钫，称为碱金属元素(除氢) A 铍镁钙锶钡镭，称为碱土金属元素 A 硼铝镓铟铊，称为硼族元素 A 碳硅锗锡铅，称为碳族元素 A 氮磷砷锑铋，称为氮族元素 A 氧硫硒碲钋，称为氧族元素 A 氟氯溴碘砹，称为卤族元素 1. 周期表的结构 (2)族 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表20 1. 周期表的结构 归纳 主族元素在周期表中的位置和电子结构存在下列关系： 周期序数 = 电子层数 主族元素的族序数 = 最外层电子数 零族元素在周期表中的位置和电子结构存在下列关系： 最外层电子排布满足稳定结构 周期序数 = 电子层数 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表21 练习 判断12Mg、18Ar元素在周期表中的位置？ 答： 12Mg的位置是第3周期A 。 18Ar的位置是第3周期0族。 2 8 2 解：这2种元素的核外电子排布示意图如下： +12+18 2 8 8 第一章 物质结构 元素周期律 金属性是指金属原子失去电子形成阳离子的性质。 第二节元素周期表22 金属的金属性越活泼，其最高正价氧化物对应水化物的碱 性越强。 钠是活泼金属，所以Na的最高正价氧化物对应水化物 NaOH是强碱。 2. 元素的性质和原子结构的关系 二、元素周期表 钠容易失去1个电子，形成钠离子。因此钠是活泼金属。 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 非金属性是指元素的原子获得电子形成阴离子的性质。 第二节元素周期表23 非金属的非金属性越活泼，其最高正价氧化物对应水化物 的酸性越强。 氯是很活泼的非金属，所以氯的最高正价氧化物对应水化 物的酸性很强(HClO4 是最强酸) 。 2. 元素的性质和原子结构的关系 氯容易得到1个电子，形成氯离子，所以氯是活泼非金属 。 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表24 同周期元素单质的性质和结构的关系如何？ 第3周期元素的性质和结构关系列表如下： 2. 元素的性质和原子结构的关系 18Ar17Cl16S15P14 Si13Al12Mg11Na 单质性质 得失电 子 趋向 最外层 电 子数 电子排布 元 素 8 稳定结构 稀有气体 极易失去 1个电子 很活泼 金 属 1 容易失去 2个电子 活泼金属 2 能够失去 3个电子 两性元素 3 可以得到 4个电子 非金属 4 能够得到 3个电子 非金属 5 较易得到 2个电子 较活泼 非金属 6 容易得到 1个电子 活 泼 非金属 7 2 8 1 +112 8 2 +122 8 3 +132 8 4 +142 8 5 +152 8 6 +162 8 7 +172 8 8 +18 钠和水反应镁和水反应 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表25 酸性 HClO4 H2SO4 H3PO4 H2SiO3 元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性 越强。 碱性 NaOH Mg(OH) 2 Al(OH)3 元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸 性越强。 金属性 Na Mg Al。 非金属性 Cl S P Si。 同周期元素从左向右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增 强。 2. 元素的性质和原子结构的关系 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表26 因为同周期元素的电子层数相同，从左向右最外层电子数 目逐渐增加，越来越接近稳定结构，原子核对核外电子的吸引 逐渐增强，因此从左向右失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐 渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 同周期元素从左向右，为什么金属性逐渐减弱，非金属性 逐渐增强？ 2. 元素的性质和原子结构的关系 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表27 钠和钾都是A元素，它们的性质和结构关系列表如下： 同主族元素的性质和结构的关系如何？ 2. 元素的性质和原子结构的关系 1 3 第3周期 A 14 第4周期 A 很活泼 金 属 比 钠 更活泼 KOH 碱性更强 最高价氧化物对 应水化物的性质 单质 性质 周期表中 位置 最外层 电子数 电子 层数 电子排布 19 K 11Na 元 素 2 8 1 +11 2 8 8 1 +19 NaOH 强碱 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表28 由于钠和钾的最外层都只有1个电子，因此都易失去1个电 子。相比而言，钾有4个电子层，最外层的电子更易失去，金属 性更活泼。 2. 元素的性质和原子结构的关系 钾和水剧烈反应 并燃烧 钠和水 剧烈反应 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表29 氮和磷都是A元素，它们的性质和结构关系列表如下： 同主族元素的性质和结构的关系如何？ 2. 元素的性质和原子结构的关系 53 第3周期 A 很活泼 非金属 HNO3 强酸 非金属 H3PO4 中强酸 52 第2周期 A 电子排布 最高价氧化物对 应水化物的性质 单质 性质 周期表中 位置 最外层 电子数 电子 层数 15P 7N 元 素 2 5+7 2 8 5 +15 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表30 由于氮和磷的最外层都有5个电子，因此都能得到3个电子 ，形成稳定结构。相比而言，氮只有2个电子层，最外层的电 子离核较近，受核引力更大，因此更易得到电子，非金属性更 活泼。 同主族元素从上向下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减 弱；其最高正价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐 减弱。 2. 元素的性质和原子结构的关系 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表31 同主族元素的最外层电子数目相同，电子层数从上向下 逐渐增加，原子半径越来越大，核对最外层电子的吸引逐渐 减弱，因此从上向下失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐 减弱，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 同主族元素从上向下，为什么金属性逐渐增强，非金属性 逐渐减弱？ 2. 元素的性质和原子结构的关系 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表32 元素的原子趋向于得到还是失去电子，主要考虑两方面 因素最外层电子数和电子层数。 元素可以分别通过得到和失去电子两种途径，达到稳定 结构。 最外层有5个电子， 较容易得到3个电子 ，是非金属。 电子层数少，更容 易得到电子。 2. 元素的性质和原子结构的关系 2 5+7 2 8 5 +15 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 同周期元素，从左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增 强。其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增 强。 同主族元素，从上向下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减 弱。其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐减 弱。 第二节元素周期表33 2. 元素的性质和原子结构的关系 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表34 A 1H 氢 AAAAAA 2 Li 锂 Be 铍 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 3 Na 钠 Mg 镁 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 4 K 钾 Ca 钙 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 5 Rb 铷 Sr 锶 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 6 Cs 铯 Ba 钡 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po 钋 At 砹 7 Fr 钫 Ra 镭 金属 非金属 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 (1)原子结构与元素的金属性和非金属性的关系 第一章 物质结构 元素周期律 元素的化合价与原子的电子层结构关系密切，主族元素的 电子得失只发生在最外层，因此主族元素原子的最外层电子叫 做价电子。主族元素的价电子全部失去后所表现出的化合价称 为最高正价。 第二节元素周期表35 2. 元素的性质和原子结构的关系 主族元素的最高正价 = 主族元素的族序数 非金属元素的负化合价 = 最高正价8 (2)原子结构与化合价的关系 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表36 写出11Na和17Cl的电子排布式，判断其周期表中位置，指 出其金属性或非金属性强弱？ 练习 是第3周期 A族，易得到1个电子，是活泼非金属。 是第3周期A族，易失去1个电子，是活泼金属。 解： 11Na 的电子排布式为： 17Cl的电子排布式为： 2 8 1 +11 2 8 7 +17 第一章 物质结构 元素周期律 第二节元素周期表37 元 素 周 期 表 非金属 稀有气体金 属 过渡元素 镧 系 La 镧 Ce 铈 Pr 镨 Nd 钕 Pm 钷 Sm 钐 Eu 铕 Gd 钆 Tb 铽 Dy 镝 Ho 钬 Er 铒 Tm 铥 Yb 镱 Lu 镥 锕 系 Ac 锕 Th 钍 Pa 镤 U 铀 Np 镎 Pu 钚 Am 镅* Cm 锔* Bk 锫* Cf 锎* Es 锿* Fm 镄* Md 钔* No 锘* Lr 铹* A0 1H 氢 He 氦 AAAAA A 2 Li 锂 Be 铍 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3Na 钠 Mg 镁 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩BBBB B BB 4 K 钾 Ca 钙 Sc 钪 Ti 钛 V 钒 Cr 铬 Mn 锰 Fe 铁 Co 钴 Ni 镍 Cu 铜 Zn 锌 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 Rb 铷 Sr 锶 Y 钇 Zr 锆 Nb 铌 Mo 钼 Tc 锝 Ru 钌 Rh 铑 Pd 钯 Ag 银 Cd 镉 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Cs 铯 Ba 钡 镧 系 Hf 铪 Ta 钽 W 钨 Re 铼 Os 锇 Ir 铱 Pt 铂 Au 金 Hg 汞 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po 钋 At 砹 Rn 氡 7 Fr 钫 Ra 镭 锕 系 Rf * Db * Sg * Bh * Hs * Mt * Uun * Uuu * Uub * 周 期 元素周期表有几个周期？ 什么是短周期、长周期、不完全周期？ 同周期元素的性质如何递变？ 记忆第1到第3周期共18个元素的名称和元素符号。 族 元素周期表有几个主族、“0”族、副族、“”族？ 主族元素的族序数和元素核外电子排布的关系如何？ A和A的简称？ 同主族元素的性质如何递变？ 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义1 在前人工作的基础上，门捷列夫 通过顽强的努力和探索，于1869年发 现了元素周期律并完成了第一张元素 周期表。 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义2 例如，1875年法国化学家布瓦博德朗在分析比里牛斯山 的闪锌矿时发现一种新元素镓，并把测得的主要性质公 布了。不久他收到了门捷列夫的来信， 信中指出镓的密度不 应该是4.7 g/cm3 ，而是5.9 6.0 g/cm3 。当时布瓦博德朗很疑 惑，他是唯一手里掌握金属镓的人，门捷列夫是怎样知道它 的密度的呢？经过重新测定,镓的密度确实为5.9 g/cm3 。事实 证明门捷列夫这一理论的巨大意义 。 根据元素周期律，门捷列夫还预言了一些元素。他的预 言与尔后实践的结果取得了惊人的一致。 Ga 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义3 从此新元素的寻找，新物质、新材料的探索有了一条可 遵循的规律。元素周期律作为描述元素及其性质的基本理论, 有力地促进了现代化学和物理学的发展。 事实证明门捷列夫发现的元素周期律是自然界的一条客观 规律。 它揭示了物质世界的一个秘密，即这些似乎互不相关的元 素间存在相互依存的关系，它变成了一个完整的自然体系。 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义4 元素周期表在生产和科学研究方面有着广泛的应用。 寻找新材料。 例如， 判断元素的一般性质。 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义5 元素周期表能反映元素性质的递变规律，根据元素在周期 表中的位置，可以判断它的一般性质。 判断元素的一般性质 研究发现，周期表某一区域的元素常有相似的性质和类似 的用途，这一特点指导人们寻找新物质、新材料、新用途。 寻找新材料 例如，半导体材料在介于金属和非金属元素之间产生。硅 是有导电能力的非金属，是最重要的半导体材料。 指导超导材料的寻找 知识拓展元素周期表的意义 第一章 物质结构 元素周期律 元素周期表的意义6 液 氦 真空 超导输电 超导电缆 冷却气体 YBa2Cu3O7 超导体的结构 中国磁悬浮列车 超导体 超导体在极低温度下几乎没有电阻的材 料，早在1911年就被人们认识到了。自20世纪80 年代以来，陶瓷领域里的进步导致了新的、高温 超导体的出现。这种超导体可以在大约-140 的 温度下运转，因此可用于超快速计算机电路和高 速磁悬浮列车等多种用途。 第一章 物质结构 元素周期律 知识拓展元素周期表的意义 元素周期表的意义7 目前到112号元素的合成已被公认，但是新元素的半衰期 越来越短，合成难度越来越大。科学家预测，有些质量数的 同位素可能有较大的稳定性，元素周期表还将发展，最后有 可能达到175号。 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键1 1.了解化学键的概念 2.正确判断离子键和共价键 3.学会用电子式表达离子化合物和共价化合物 第三节 化学键 学习目标 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键2 人们已发现和合成了近两千万种物质，为什么仅仅一百多 种元素的原子能够形成这么多形形色色的物质，原子与原子之 间是怎样形成这些物质的？本节将在原子结构和元素周期律的 基础上进一步学习化学键的初步知识。 分子中相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用称为化 学键。 离子键 共价键 金属键 化学键的主要类型 本节主要介绍离子键和共价键。 第三节 化学键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键3 生活中，氯化钠是最常见的离子化合物，氯原子和钠原子 是如何形成氯化钠的？在氯化钠晶体中，Na+和Cl- 间又是通过 什么作用力结合的？ 已经知道，钠在氯气中燃烧生成氯化钠。 1.离子键的形成 一、离子键 第三节 化学键 2Na+Cl22NaCl 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键4 钠离子 稳 定 氯离子 稳 定 1.离子键的形成 一、离子键 离子键的形成过程 Na+ 钠原子 不稳定 氯原子 不稳定 2 8 1 +11 7 8 2 +17 电子转移 失去电子 得到电子 2 8+11 8 8 2 +17 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键5 在氯化钠中，Na+和Cl- 间存在哪些力？ 阴阳离子通过静电引力相互吸引，接近到某一定距离时， 电子与电子、原子核与原子核间的相互排斥作用和静电引力达 到平衡，阴阳离子间形成稳定的化学键。 像NaCl那样，阴阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫 做离子键。 含有离子键的化合物就是离子化合物。 1.离子键的形成 一、离子键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键6 哪些物质中存在离子键？ 活泼的金属元素和活泼的非金属元素的原子之间能形成典 型的离子键。例如，NaCl、K2O、CaCl2等。 离子键可以在原子与原子之间形成，也可以在原子与基团 或基团与基团之间形成。例如，NaOH等。 1.离子键的形成 一、离子键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键7 原子的电子式： 用电子式可以直观地表示出原子之间是怎样结合的。 例如，氯化钠形成过程的电子式可以表示为： ClMgHNa O 元素符号周围用“ ”或“”来表示原子最外层电子 的式子，叫电子式。 2.用电子式表示离子化合物的形成过程 一、离子键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键8 用电子式表示Na2O的形成过程。 注意电子式中箭号左方相同的粒子可以合并，箭号右方相 同的粒子不可以合并。例如，Na2O的形成过程也可以表示为 ： 2.用电子式表示离子化合物的形成过程 一、离子键 ONaNa O2Na 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键9 在氯化钠晶体中，钠离子 与氯离子通过离子键相结合。 每个钠离子与和它紧邻的6个氯 离子相连，每个氯离子与和它 紧邻的6个钠离子相连，因此在 氯化钠晶体中实际上没有氯化 钠分子，NaCl只是代表氯化钠晶体中钠离子的个数和氯离子的 个数之比为11。 一、离子键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键1 前面讲到，在活泼金属和活泼非金属之间，可以通过电子 的得失形成离子键。 但是，在H2和HCl分子中，原子之间是不可能形成离子键 的。 因此在这两个分子中，存在另一类型的化学键共价键 。 二、共价键 第三节 化学键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键2 氢分子中的两个氢原子形成了共价键： 原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫做共价键。 二、共价键 1.共价键的形成 共用电子对 两个氢原子各提供1个电子，组成1对电子对，供两个原子 公用，这对电子叫共用电子对。 形成过程的电子式可以表示为： H HH H 共价键的形成 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键3 氯化氢和氧气分子中的化学键都是共价键，形成过程如下 ： 化学上常用一根横线表示一对共用电子对，这种式子称为 结构式。 氯化氢和氧气的结构式为： 二、共价键 2.用电子式表示共价化合物的形成过程 Cl H OO Cl H HClO=O OO 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键4 H2O的电子式： CO2的电子式 ： NH3的电子式： N2的电子式： 共价键根据共用电子对的多少分为单键、双键和叁键。 单键 二、共价键 2.用电子式表示共价化合物的形成过程 OHHN H H H COO NN 双键叁键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键5 在氢分子中，共价键是在两个相同原子间形成的。同种原 子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一方，这种共 价键称为非极性共价键。 H H H2 、 Cl2 、 O2 、 N2等双原子单质分子中的共价键都是非 极性键。 共价键分为非极性共价键和极性共价键。 二、共价键 3.共价键的分类 (1)非极性共价键 第一章 物质结构 元素周期律 第三节 化学键共价键6 在氯化氢分子中，共价键是在两个不相同原子间形成的。 不同种原子吸引电子的能力不相同，共用电子对偏向吸引电子