[理化生]元素周期律.ppt

元素周期律和元素周期表 原子结构示意图 1 18号元素 核外电子排布 从1 2号元素 即从氢到氦 有1个电子层 电子由1个增到2个 达到稳定结构 从3 10号元素 即从锂到氖 有2个电子层 最外层电子由1个增到8个 达到稳定结构 从11 18号元素 即从钠到氩 有3个电子层 最外层电子由1个增到8个 达到稳定结构 原子的最外层电子排布 一 核外电子排布的周期性变化 随着元素原子序数的递增 元素原子的核外电子排布呈周期性变化 原子半径 根据上图所示元素原子的大小 比较一下原子的微观结构 原子半径 有何规律 思考 二 原子半径的周期性变化 随着元素原子序数的递增 元素原子半径呈周期性变化 微粒半径大小的比较 1 同周期 2 同主族 3 同种元素的原子与离子 4 电子层结构相同的离子 主要化合价 1 18号元素 1 0 1 2 3 4 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 70 4 3 2 1 思考 分析元素主要化合价的变化情况 在3 9号元素中 从Li到N 正价由 1到 5 从C到F开始有负价 负价由 4到 1 在11 17号元素中 正价由 1 Na 到 7 Cl 从中部的元素开始有负价 负价是从 4 Si 递变到 1 Cl 呈现出周期性的变化 除由于F O元素化学性质的特殊性不显正价和稀有气体元素外 其它元素的最高正价数值 最外层电子数 负价的绝对值 8 最外层电子数 元素化合价 元素主要化合价的周期性变化 三 元素化合价的周期性变化 随着元素原子序数的递增 元素主要化合价呈周期性的变化 四 元素的金属性 非金属性呈周期性变化 1 判断金属性 非金属性强弱的方法 1 什么是金属性 什么是非金属性 2 如何用实事比较Mg和Al的金属性强弱 3 如何用实事比较Cl和S的非金属性强弱 金属性判断 元素的单质与水或酸反应置换出氢的难易或反应的剧烈程度 元素的氧化物对应的水化物碱性强弱 元素单质的还原性 或离子的氧化性 金属与盐溶液发生的金属间的置换反应 非金属性强弱判断 与氢气反应生成气态氢化物的难易程度或反应的剧烈程度或生成的气态氢化物的稳定性强弱 元素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱 单质的氧化性 或离子的还原性 强弱 非金属单质间的置换反应 金属性最强 五 元素第一电离能的周期性变化 1 电离能 气态原子失去一个电子形成 1价气态阳离子所需的最低能量 叫做该元素的第一电离能 用符号I1表示 失去第二个电子所需要的能量叫做第二电离能用I2表示 M g 基态 M g e I1M g 基态 M2 g e I2 电离能反映了原子失去电子倾向的大小 电离能越大 越难失去电子 根据下图元素第一电离能曲线图 总结电离能的变化规律 N P Be Mg Zn As 5101520253035原子序数 I1 1 36号元素的第一电离能 2 第一电离能的变化规律 同周期 主族元素从左到右 电离能呈逐渐增大的趋势 同主族 主族元素从上到下 电离能逐渐减小 特殊 I Be I B I Mg I Al I N I O I P I S I Zn I Ga 3 I1与原子的核外电子排布的关系 通常情况下 当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空 p0 d0 f0 半充满 p3 d5 f7 和全充满 p6 d10 f14 结构时 原子的能量较低 该元素具有较大的第一电离能 解释下列电离能的反常现象 I Be I B I Mg I Al I N I O I P I S I Zn I Ga 4 I2 I3及各级电离能的应用 钠和镁的第一 二 三电离能 分析表中数据 请试着解释 为什么钠易形成Na 而不易形成Na2 镁易形成Mg2 而不易形成Mg3 5 同一周期的元素中 稀有气体元素的第一电离能最大 而碱金属元素的第一电离能最小 这是为什么 6 电离能及应用 M g e M g H I1 电离能是原子核外电子分层排布的实验验证 第一电离能的周期性变化是原子核外电子排布周期性变化的必然结果 元素的第一电离能越小表示它越容易失去电子 即该元素的金属性越强 六 元素电负性的周期性变化 1 电负性的概念 X 为了比较元素的原子吸引电子能力的大小 美国化学家鲍林 L Pauling 于1932年首先提出了用电负性 electronegativity 来衡量元素在化合物中吸引电子的能力 他指定氟的电负性为4 0 并以此为标准确定其他元素的电负性 增大 减小 同一周期 从左到右 元素电负性逐渐 同一主族 从上到下 元素电负性呈现趋势 增大 减小 为什么 2 电负性的递变规律 反映了原子间的成键能力和成键类型 一般认为 电负性1 8的元素为非金属元素 电负性1 8的元素为金属元素 小于 大于 3 电负性的意义 一般认为 如果两个成键元素间的电负性差值大于1 7 他们之间通常形成键 如果两个成键元素间的电负性差值小于1 7 他们之间通常形成键 规律与总结 离子 共价 为什么 概念应用 请查阅下列化合物中元素的电负性值 判断他们哪些是离子化合物 哪些是共价化合物NaFHClNOMgOKClCH4离子化合物 共价化合物 NaF MgO KCl HCl NO CH4 规律与总结 电负性小的元素在化合物中吸引电子的能力 元素的化合价为值 电负性大的元素在化合物中吸引电子的能力 元素的化合价为值 弱 正 强 负 概念应用 请查阅下列化合物中元素的电负性值 指出化合物中为正值的元素NaHIClNF3SO2H2SCH4NH3HBr 1 元素金属性 非金属性强弱的判别一般来说金属元素的电负性在1 8以下 非金属元素的电负性在1 8以上 利用电负性这一概念 结合其它键参数可以判断不同元素的原子 或离子 之间相互结合形成化合键的类型 2 化学键型判别电负性相差较大 x 1 7 的两种元素的原子结合形成化合物 通常形成离子键 电负性相差较小 x 1 7 的两种元素的原子结合形成化合物 通常形成共价键 且电负性不相等的元素原子间一般形成极性共价健 3 判断分子中元素的正负化合价 X大者 化合价为负 X小者 化合价为正 X 0 化合价为零 3 电负性的应用 小结元素周期律的内容 随着元素原子序数的递增 元素性质 核外电子排布 原子半径 主要化合价 金属性和非金属性 元素第一电离能 元素的电负性 呈周期性变化 元素周期律的实质 元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果 1 写出11 18号元素的元素符号并标出化合价2 比较Na Mg Al S Cl的原子半径和Na Mg2 Al3 S2 Cl 的离子半径3 比较Na Mg Al的金属性和S Cl的非金属性4 画出第三周期元素第一电离能的变化曲线图5 画出19 36号元素的原子结构示意图和电子排布式 将下列各组原子按半径由小到大排列Li N F Cl Br I H O F S P同主族元素的离子 Li Na K F Cl Br 核电荷数相同的单核微粒 FeFe2 Fe3 H HH 电子数相同的单核微粒 O2 F Na Mg2 Al3 元素周期表 由1 18号元素的原子结构分析 1 每一横行有什么相同点 2 每一纵行有什么相同点 每一横行的电子层数相同 每一纵行的最外层电子数相同 除稀有气体元素外 1 写出11 18号元素的元素符号并标出化合价2 比较Na Mg Al S Cl的原子半径和Na Mg2 Al3 S2 Cl 的离子半径3 比较Na Mg Al的金属性和S Cl的非金属性4 画出第三周期元素第一电离能的变化曲线图5 画出19 36号元素的原子结构示意图和电子排布式 元素周期表 元素周期律的具体表现形式 一 元素周期表的编排原则 1 按原子序数的递增顺序从左到右排列 2 将电子层数相同的元素排列成一个横行 周期 3 把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行 族 二 元素周期表的结构 周期序数 电子层数 1 横行 个 具有相同的 的元素按照 递增的顺序排列的一个横行称为一个周期 周期 7个 7 周期 第1周期 第2周期 第3周期 第4周期 第5周期 第6周期 第7周期 2种元素 8种元素 8种元素 18种元素 18种元素 32种元素 29种元素 族 A A A A A A A 第VIII族 稀有气体元素 零族 B B B B B B B 第八 九 十纵行 位于 B与 B中间 2 纵行 个 注意 1 主族序数 最外层电子数2 各族在元素周期表中的位置3 什么是过渡元素 4 哪些是金属 哪些是非金属 5 主族元素分别有哪些 6 Fe元素在元素周期表中的位置分别是什么 最后1个电子填充在ns轨道上 价电子的构型是ns1或ns2 位于周期表的左侧 包括 A和 A族 它们都是活泼金属 容易失去电子形成 1或 2价离子 1 s区元素 三 元素周期表中区的划分 s区和p区的共同特点是 最后1个电子都排布在最外层 最外层电子的总数等于该元素的族序数 s区和p区就是按族划分的周期表中的主族 最后1个电子填充在np轨道上 价层电子构型是ns2np1 6 位于周期表右侧 包括 A A族元素 大部分为非金属 0族稀有气体也属于p区 2 p区元素 它们的价层电子构型是 n 1 d1 9ns1 2 最后1个电子基本都是填充在倒数第二层 n 1 d轨道上的元素 位于长周期的中部 这些元素都是金属 常有可变化合价 称为过渡元素 它包括 B 族元素 3 d区元素 价层电子构型是 n 1 d10ns1 2 即次外层d轨道是充满的 最外层轨道上有1 2个电子 它们既不同于s区 也不同于d区 故称为ds区 它包括 B和 B族 处于周期表d区和p区之间 它们都是金属 也属过渡元素 4 ds区元素 最后1个电子填充在f轨道上 价电子构型是 n 2 f0 14ns2 或 n 2 f0 14 n 1 d0 2ns2 它包括镧系和锕系元素 各有14种元素 5 f区元素 A A族 A A族 B 族 B B族 镧系和锕系 ns1 ns2 ns2np1 6 n 1 d1 9ns1 2 n 1 d10ns1 2 n 2 f0 14ns2 各区元素特点 活泼金属 大多为非金属 过渡元素 过渡元素 已知某元素的原子序数为25 试写出该元素原子的电子排布式 并指出该元素在周期表中所属周期 族和区 课堂练习 思考题 已知元素周期表中前七周期的元素种类如下 2 请分析周期数与元素种类的关系 然后预言第八周期最多可能含有的元素种类为 2 8 8 18 18 32 32 1 如何推断114号元素在周期表中的位置 是金属还是非金属 化合价 导电性 四 元素周期表的应用元素周期律是人们在对原子结构和元素性质的长期研究中总结出来的科学规律 它对人们认识原子结构与元素性质的关系具有指导意义 也为人们寻找新材料提供了科学的途径 例如 在IA族可以找到光电材料 在 A A VA族可以找到优良的半导体材料 元素周期表与超导材料1953年 美国晶体学家玛蒂亚斯 B T Malthias 在寻找超导材料时 物理学家费米让他 看看周期表 那里有那么多的元素 组合起来 你将有无限大的可能性发现你所需要的东西 玛蒂亚斯便潜心研究 经过17年的漫长探索 终于得到了转变温度 电阻突然消失时的温度 为20 8K的新超导材料 1986年 瑞士科学家穆勒 Muller 和德国科学家柏诺茨 Bednorz 发现La Ba Cu O的复合氧化物具有高温超导特性 全世界掀起了 超导热 化学家们顺着元素周期律对第 A族 如Ca Sr B族 如Sc IB族 如Ag Au 和 B族 如Zn Cd 中的各种元素的复合氧化物体系进行了 全面搜索 找到了一系列的高温超导材料 我国科学家自1986年以来 在高温超导研究领域处于国际前列 我国是最早发现液氮温区超导体的国家之一 并首先成功研制出三相交流高温超导电缆系统 元素周期表概念 192021222324252627282930313233343536KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrCsBa57 71At85FrRa89 103107 VIII LiBe BCNOFNe 0 123 456 周期表与周期律 H He IIIAIVAVAVIAVIIA IA IIIBIVBVBVIBVIIB IIA AlSiPSClAr IBIIB NaMg 催化剂 耐高温 耐腐蚀 元素周期表意义 非金属性逐渐增强 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 7 1 默写1 36号元素名称 元素符号 在周期表中的位置 原子结构示意图 电子排布式2 默写主族元素元素名称和元素符号 1 下列对于铯 Cs 的性质的预测中 正确的是 A CsOH是弱碱B 它与水剧烈反应C Cs 具有很强的氧化性D CsHCO3受热不易分解 B 2 金属性最强的元素 不包括放射性元素 是 最活泼的非金属元素是 最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是 最高价氧化物对应水化物的碱性最强的元素 不包括放射性元素 是 第三周期元素中 原子半径最大的是 最小的是 离子半径小的是 Cs F Cl Cs Na Cl Al3 3 查阅周期表 34Se元素的位置是 其原子结构示意图为 最高正