高二化学选修3第一章第二节原子结构与元素的性质课件.ppt

第一章原子结构与性质,第二节原子结构与元素的性质,选修3课件,一、原子结构与元素周期表,知识回顾,元素周期表的结构,周期,短周期,长周期,第1周期：2种元素,第2周期：8种元素,第3周期：8种元素,第4周期：18种元素,第5周期：18种元素,第6周期：32种元素,第7周期：32种元素,镧57La镥71Lu共15种元素称镧系元素,锕89Ac铹103Lr共15种元素称锕系元素,周期序数=电子层数（能层数）,（横行）,知识回顾：元素周期表的结构,族,主族：,副族：,A,A,A,A,A,A,A,第VIII族：,稀有气体元素,主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正价数,（纵行）,零族：,共七个主族,B,B,B,B,B,B,B,共七个副族,三个纵行(8、9、10），位于B与B中间,知识回顾：元素周期表的结构,练习：1.推测核电荷数为56的元素在周期表中第_周期第_族,下列关于它的性质的说法中正确的是()A、它可以从硫酸铜溶液中置换出铜单质B、它可以从冷水中置换出氢气C、钡可以从饱和食盐水中置换出金属钠D、钾可以从氯化钡溶液中置换出金属钡,六,A,B,Ba:1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s2,2.某周期A族元素的原子序数为x，则同周期的A族元素的原子序数是()A只有x+1B可能是x+8或x+18C可能是x+2D可能是x+1或x+11或x+25,D,原子结构,表中位置,元素性质,原子序数=核电荷数,周期数=电子层数,主族序数=最外层电子数,同位素化学性质相同,相似性递变性（从上至下，金属性增强，非金属性减弱）,同周期,同主族,递变性（从左到右，金属性减弱，非金属性增强）,电子层数,最外层电子数,元素金属性、非金属性强弱,（主族）最外层电子数=最高正价,最外层电子数8=最低负价,原子结构决定元素在周期表中的位置，决定性质。,练习：写出碱金属元素基态原子的电子排布,3,二,1s22s1或He2s1,11,三,1s22s22p63s1或Ne3s1,19,四,1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1,37,五,1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或Kr5s1,55,六,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1或Xe6s1,1.原子的电子排布与周期的划分,(1)结合周期表,我们会发现,每一周期的第一种元素(除第一周期外)是_,最外层电子排布为_,每一周期的最后一种元素都是_,这些元素的最外层电子排布除He为1s2外,其余都是_.,碱金属,ns1,稀有气体,ns2np6,(2)观察周期表发现周期表中周期序数等于该周期中元素的_.,能层数,科学探究,(3)我们把“构造原理”中能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”,下表是各周期所含元素种数与相应能级组的原子轨道关系：,28818183232,2,8,8,18,18,32,32,可见各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和,由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原理，元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目不总是一样多，而是随着周期序号的递增渐渐增多。因而，我们可以把元素周期系的周期发展形象的比喻成螺壳上的螺旋。,2.原子的电子排布与族的划分,周期表上元素的“外围电子排布”简称“价电子层”，这是由于这些能级上的电子可在化学反应中发生变化,这些电子称为价电子,仔细观察周期表,看看每个族序数与价电子数是否相等？,在周期中有18个纵列,除零族元素中He（1s2）与其它稀有气体ns2np6不同外,一般说来,其它每个族序数和价电子数是相等的。主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数副族元素：大多数族序数=（n-1)d+ns的电子数=价电子数,思考与交流：元素周期表里的元素可按不同的分类方法分为不同的区,你能把周期表裁剪成不同的区吗?,3.按电子排布，可把周期表里的元素划分为5个区，(除ds区外区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号)仔细观察周期表,你能划分开吗?这些区分别有几个纵列？,问题：为什么s区、d区和ds区都是金属？,1S2,1S2,元素周期表的分区简图,划分区的依据是什么？s区、d区、ds区、p区分别有几个纵列？,【想一想】,依据外围电子的排布特征，看最后一个电子填充的轨道类型。,最后1个电子填充在轨道上，价电子的构型是或，位于周期表的侧，包括和族，它们都是，容易失去电子形成或价离子。,s区元素,ns,ns1,ns2,左,A,A,活泼金属,+1,+2,最后1个电子填充在轨道上，价电子构型是，位于周期表侧，包括族元素。大部分为元素。,p区元素,np,ns2np16,右,AA、零族,非金属,s区和p区的共同特点是：最后1个电子都排布在，除零族外，最外层电子的总数等于该元素的。除零族外，s区和p区的元素都是主族元素。,最外层,族序数,它们的价层电子构型是，最后1个电子基本都是填充在轨道上，位于长周期的中部。这些元素都是，常有可变化合价，为过渡元素。它包括族元素。,d区元素,(n1)d19ns1-2,(n1)d,金属,B,价层电子构型是，即次外层d轨道是的，最外层轨道上有12个电子。它们既不同于s区，也不同于d区，称为ds区，它包括族，处于周期表d区和p区之间。它们都是，也属过渡元素。,ds区元素,(n1)d10ns12,充满,B和B,金属,A、A族,A零族,B族,B、B族,镧系和锕系,ns1、ns2,ns2np16,(n1)d19ns1-2,(n1)d10ns12,各区元素特点：,活泼金属,大多为非金属,过渡元素,过渡元素,小结,过渡元素,区,s区,ds区,d区,p区,（第IA族第IIA族）,（第IIIBVIIBVIII）,（第I族第II族）,（第IIIAVIIA0族）,价电子构型,ns12,(n-1)d19ns12,(n-1)d10ns12,ns2np16,3.(小结)原子的电子构型和元素的分区,1.为什么副族元素又称为过渡元素？,2.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）？,3.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？,思考题：,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。,1.为什么副族元素又称为过渡元素？,2.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）？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？,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。,处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属。,例、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。解：1s22s22p63s23p63d54s2或Ar3d54s2n=4,属于第四周期最外层电子数+次外层d电子数=7为VIIB族3d电子未充满，应属于d区元素。,1、已知某元素在周期表中位于第五周期、A族位置上。试写出该元素基态原子的价电子排布式、电子排布式并分析该元素在哪区？,由于是A族，4d必是全充满的，所以价电子排布为5s25p4。,电子排布式：Kr4d105s25p4,课堂练习:,属P区,2.已知一元素的价层电子结构为3d54s2，试确定其在周期表中的位置。,第四周期，B族。,3.试确定32号元素在周期表中的位置。,第四周期，A族,4.判断处于第三周期，A族元素的价层电子结构、原子序数。,Ne3s23p2，第14号元素,练习：,Ar3d104s24p2,小结,1、原子的电子排布与周期的划分,2、原子的电子排布与族的划分,主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数副族元素：大多数族次=（n-1)d+ns的电子数=价电子数,3、原子的电子构型和元素的分区,周期序数=能层数,5个区：s区、d区、ds区、p区、f区。,一、原子结构与元素周期表,36,第一章原子结构与性质,第二节原子结构与元素的性质,37,上节知识扫描,1、原子的电子排布与周期的划分,2、原子的电子排布与族的划分,主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数副族元素：大多数族次=（n-1)d+ns的电子数=价电子数,3、原子的电子构型和元素的分区,周期序数=能层数,5个区：s区、d区、ds区、p区、f区。,一、原子结构与元素周期表,38,二、元素周期律,39,元素的性质随（）的递增发生周期性的递变，称为元素的周期律。,核电荷数,包括：,原子半径、元素的金属性和非金属性、元素化合价、电离能和电负性等的周期性的变化。,40,1.原子半径的周期性变化,学与问,元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？,41,（一）原子半径,1、影响因素:,2、规律：,（1）电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大。,二、元素周期律,原子半径大小,取决于,(1)电子的能层数(2)核电荷数,（2）电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。,（3）电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子半径越大；反之，越小。,42,1.下列微粒中，半径大小排列顺序正确的是()AK+Ca2+Cl-S2-BCa2+K+S2-Cl-CCa2+K+Cl-S2-DS2-Cl-K+Ca2+,C,课堂练习,43,课堂练习,2.具有相同电子层结构的三种微粒An+、Bn-、C，下列分析正确的是（）A.原子序数关系：CBAB.微粒半径关系：Bn-An+C.C微粒是稀有气体元素的原子.D.原子半径关系是：ABC,BC,44,（二）电离能（阅读课本17）,1、概念,气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。用符号1表示，单位：kJ/mol。,从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的能量叫做第二电离能。符号2。,45,思考与探究：,观察下图，总结第一电离能的变化律。,46,2、元素第一电离能的变化规律：,(1)同周期：a.从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀有气体的元素；,(2)同主族：自上而下第一电离能逐渐减少。,3、电离能的意义：,第A元素和第A元素的反常现象如何解释？,b.第A元素A的元素；第A元素A元素,电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强。,A是半充满、A是全充满结构。,47,1.碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么关系？,化合价是元素性质的一种体现。思考：为什么钠元素显1价，镁元素显2价，铝元素显3价？元素化合价与原子结构有什么关系？,碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。,学与问,交流与讨论,48,2.为什么原子逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有何关系？,因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要的能量多；同时失去电子后，阳离子所带的正电荷对电子的引力更强，从而电离能越来越大。,方法：看逐级电离能的突变。,学与问,49,影响电离能大小的因素,原子核电荷（同一周期）即电子层数相同，核电荷数越多、半径越小、核对外层电子引力越大、越不易失去电子，电离能越大。原子半径（同族元素）原子半径越大、原子核对外层电子的引力越小，越容易失去电子，电离能越小。电子层结构稳定的8电子结构（同周期末层）电离能最大。,50,电离能增大电He电离离能能减增小Cs大电离能减小,元素电离能在周期表中的变化规律,51,课堂练习,1.下列说法正确的是（）A.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.在所有元素中，氟的第一电离能最大.D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大.,A,反常现象,最大的是稀有气体的元素：He,从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属）,KNaMg,52,课堂练习,2在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是()Ans2np3Bns2np5Cns2np4Dns2np6,C,53,3.下表是锂的气态原子失去核外不同电子所需的能量（KJmol-1）:,课堂练习,通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。,因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要的能量多；同时失去电子后，阳离子所带的正电荷对电子的引力更强，从而电离能越来越大。,54,（三）电负性,（阅读课本18）,1、基本概念,化学键：,元素相互化合，相邻的原子之间产生的强烈的化学作用力，叫做化学键。,键合电子：,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。,电负性：,用来描述不同元素的原子对键合电子的吸引力的大小。电负性越大，对键合电子的吸引力越大。（电负性是相对值，没单位）,55,为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林于1932年首先提出了用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。经计算确定氟的电负性为4.0，锂的为1.0，并以此为标准确定其它与元素的电负性。,鲍林L.Pauling1901-1994,鲍林研究电负性的手搞,56,57,同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，表明其吸电子的能力逐渐增强（非金属性、氧化性增强）。同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小的趋势，表明其吸引电子的能力逐渐减弱（金属性、还原性增强）。,电负性的规律,58,电负性大小与金属、非金属的关系,以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。,电负性的大小可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度。,59,电负性的应用,1判断元素的金属性和非金属性金属性元素的电负性一般在1.8以下，非金属性性元素一般在1.8以上。电负性最大的元素是位于右上方的F，电负性最小的元素是位于左下方的Fr（Fr是放射性元素）.,60,3节,2估计化学键的类型在化合物中，可以根据电负性的差值大小，估计化学键的类型。电负性差越大，离子性越强，一般说来，电负性差大于1.7时，可以形成离子键，小于1.7时形成共价键。,电负性的应用,61,一般认为：如果两个成键元素的电负性相差大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性相差小于1.7，它们通常形成共价键。查阅下列元素的电负性数值，判断：NaFAlCl3NOMgOBeCl2CO2共价化合物（）离子化合物（）,课堂练习：,62,科学探究p20,1.下列左图是根据数据制作的第三周期元素的电负性变化图，请用类似的方法制作IA、VIIA元素的电负性变化图。,63,64,活动与探究,2.在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”。查阅资料，比较锂和镁在空气中燃烧的产物，