原子结构和元素的性质

原子结构和元素的性质,能层与能级1.能层（1）定义：在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。,（2）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：,每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。,2.能级（1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。,（2）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：,小结：1.任一能层的能级数等于该能层的序数。2.在同一能层中，原子的序号的顺序是EnsEnpEndEnf。不同层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以s、p、d、f排序的各能级可容纳的的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍，即2、6、10、14。,基态与激发态、光谱1.基态原子与激发态原子（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。（2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。,2.原子光谱:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。3.原子光谱的应用：在现代化学中，常利用原子光谱的特征谱线,通过光谱分析从而来鉴定元素。,锂、氦、汞的吸收光谱,图1-2构造原理,1.电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做“电子云”,电子云与原子轨道,2.原子轨道：电子云轮廓图称为原子轨道,3.原子轨道的特点,s能级的原子轨道图,p能级的原子轨道图,原子轨道的特点,4.各能级包含的原子轨道数：,第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示（在图中每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子）：,由图总结：每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？当电子排布在同一能级时，又什么规律？,第二周期元素基态原子的电子排布图,1.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反（用“”表示）泡利原理2.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。洪特规则,3.各电子层包含的原子轨道和可容纳的电子数目,4.各原子轨道的能量高低：多电子原子中，电子填充电子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律:,(1).相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf(2).形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s(3).电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。,小结,电子在排布时必须遵循的规律(1).能量最低原理；(2).泡利原理；(3).洪特规则。,四、构造原理和能量最低原理1.构造原理：随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布将遵循图1-2的排布顺序，其实质是各能级的能量高低顺序，可由下列公式得出ns(n-2)f(n-1)d,问题3：将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：（1）KNaLi;(2)BCBeN;(3)HeNeAr；（4）NaAlSP,答案（1）LiNaK；（2）NCBeB(3)HeNeAr;(4)PSAlNa,问题4：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数的3倍。试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电子排布式；比较当A、B在同一周期时它们的第一电离能数值大小关系。,提示:A元素有：Be：1S22S2或Mg:1S22S22P63S2B元素有：O:1S22S22P4或S:1S22S22P63S23P4第一电离能：BeO;MgS。,问题5：有短周期两种金属元素A、B，已知MA:MB=9:8,分别取A、B金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗A、B的物质的量比时nA：nB2:3。试推断A、B元素的名称，写出各原子核外电子的电子排布式和轨道表示式，并比较它们的第一电离能的大小。,提示：由题中条件可推出A元素的化合价为3价，B元素的化合价为2价；再根据条件可算出A、B的摩尔质量分别为27g/mol、24g/mol，A为Al元素，B为Mg元素。,拓展思考题：1.用表中提供的数据解释：为什么钠原子的最外层电子数是1而镁原子的最外层电子数为2？,参考答案：钠元素I1远小于I2、I3，说明钠原子核外有一个电子离核远，受核的引力小，易失去；同时也说明I2、I3代表的电子与I1代表的电子不在同一电子层，所以钠原子的最外层电子数为1。而镁元素的I1和I2相差不大，说明它们代表的电子是在同一电子层，I3远大于I1、I2，说明I3代表的电子与I1、I2代表的电子不在同一电子层，所以镁原子最外层的电子数为2。,2.从下表的电离能数据中你能发现一些问题吗？如：电离能的数值大小与原子核外电子排布的关系、金属元素与非金属元素的区别等。请提出并作适当的解释。,（第三课时）电负性、对角线规则,电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子的吸引能力大小的一个量。,1、电负性的概念：,三、电负性,键合电子：原子通过化学键形成物质，我们把原子里用于形成化学键的电子称为键合电子,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。,2.电负性的意义电负性数值的大小衡量元素在化合物里吸引电子的大小。元素的电负性越大，表示该原子对键合电子的吸引能力越大，生成阴离子的倾向越大。反之，吸引能力越小，生成阳离子的倾向越大。,3.电负性大小的标准分别以氟、锂的电负性为标准。F：4.0Li：1.0,请同学们仔细阅读电负性数值的表格，并分析电负性的周期性递变。说出同周期、同主族元素电负性的递变规律。,增大,减小,4、电负性的递变规律：,原因？,原因解释,1、同周期从左至右元素的电负性逐渐增大原因：同周期从左至右，电子层数相同，核电荷数增大，原子半径递减，有效核电荷递增，对外层电子的吸引能力逐渐增强，因而电负性只增加2、同一主族中，从上到下，元素的电负性逐渐减小原因：同主族元素从上到下，虽然核电荷数也增多，但电子层数增多引起原子半径增大比较明显，原子和对外层电子的吸引能力逐渐减弱，元素的电负性值递减,5、电负性的应用,（1）判断元素金属性和非金属性的强弱。一般认为：电负性1.8的元素为非金属元素，电负性数值越大，元素的非金属性越强。电负性1.8的元素为金属元素。电负性数值越小，元素的金属性越强。电负性等于1.8的元素为半金属或准金属元素,大于,小于,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。,离子,共价,（2）判断化合物的成键类型,并不是所有电负性差值大于1.7的都形成离子化合物。如:HFH：2.1F：4.0,对角线规则：某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的。试从电负性的角度分析对角线规则。,LiBeBCNaMgAlSi,1.锂和镁在空气里燃烧，不生成过氧化物，只生成正常的氧化物（白色，不易溶于水）。2.铍和铝的氢氧化物都呈两性。3.硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃，且互溶。硼酸和硅酸都难溶于水。,（3）判断化合物中各元素化合价的正负,电负性数值小的元素在化合物里吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性数值大的元素在化合物里吸引电子的能力强，元素的化合价为负值；NaHSO2ICl,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,练习,请查阅下列化合物中元素的电负性值，指出化合物中化合价为正值的元素NaHIClNF3,练习,1、下列各组元素按电负性由大到小顺序排列的是()A.FNOB.OClFC.AsPHD.ClSAs,D,2、下列哪个系列的排列顺序正好是电负性减小的顺序()A.KNaLiB.OClHC.AsPHD.三者都是,B,巩固练习,4、下列不是元素电负性的应用的是()A.判断一种元素是金属还是非金属B.判断化合物中元素化合价的正负C.判断化学键的类型D.判断化合物的溶解度,D,3、电负性差值大的元素之间形成的化学键主要为()A.共价键B.离子键,B,6、在下列空格中，填上适当的元素符号。(1)在第3周期中,第一电离能最小的元素是，第一电离能最大的元素是；电负性最小的元素是，电负性最大的元素是。(2)在元素周期表中，第一电离能最小的元素是，第一电离能最大的元素是；电负性最小的元素是，电负性最大的元素是。(不考虑放射形元素!),Na,Ar,Cl,Na,Cs,He,Cs,F,7、A、B、C、D四种元素，已知A元素是自然界中含量最多的元素；B元素为金属元素，已知它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第3周期第一电离能最小的元素，D元素在第3周期中电负性最大。(1)试推断A、B、C、D四种元素的名称和符号。(2)写出上述元素两两化合生成的离子化合物的化学式。,O,Ca,Na,Cl,CaONa2ONa2O2CaCl2NaCl,小结：元素电负性及其周期性变化,一般情况下，活泼非金属元素与活泼金属元素以离子键结合形成离子化合物，非金属元素之间以共价键结合形成共价化合物。成键原子之间是形成离子键还是形成共价键，主要取决于成键原子吸引电子能力的差异。,电负性递变规律,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,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）,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