电离能与电负性.ppt

第二节原子结构与元素的性质,一、原子结构与元素周期表,排列原则:人们按核电荷数由小到大的顺序给元素编号,这种序号叫做原子序数.,原子序数与组成原子各种微粒间的关系:,核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数,一.元素周期表,回顾：,元素周期表的编排原则,按原子序数递增的顺序把具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列成一个横行;每一横行为一个周期把最外层电子数相同的元素按照核电荷数递增的顺序排成一个纵行.每一个纵行为一个族,元素周期表的结构,3个短周期（1、2、3周期）,4个长周期（4、5、6、7周期）,周期（7个),族（16个）,元素周期表,主族（7个）IAVIIA,副族（7个）IBVIIB,VIII族（1个）8、9、10三个纵行,零族（1个）最右边一个纵行（惰性气体元素）,归纳：周期:四长、三短；族:七主、七副、零、八三,周期:,同周期元素的（基态）原子结构的特点：,原子半径：,原子序数：,电子层数：,最外层电子数：,相同，且等于周期序数；,从左到右由1个递增到8个；,不同，从左到右依次增多；,不同，从左到右依次减小。,每周期元素的种数分别是:2;8;8;18;18;32;,1、定义：,2、表示方法：,3、原子结构特点：,它们是由短周期和长周期元素共同构成的族所构成的。,主族序数在数字后加A表示。副族加B,族序数的表示：,用罗马数字（、）表示族序数；,表示符号：,原子半径：,不同，从上到下依次增大。,电子层数：,不同，且从上到下电子层数依次增多；,核电荷数：,不同，从上到下依次增大；,最外层电子数：,相同，且主族序数等于最外层电子数；,主族:,Na11钠,H1氢,He2氦,Li3锂,Be4铍,B5硼,C6碳,N7氮,O8氧,F9氟,Ne10氖,Mg12镁,Al13铝,Si14硅,P15磷,S16硫,Cl17氯,Ar18氩,K19钾,Ca20钙,1,2,3,4,Ga31镓,Ge32锗,As33砷,Se34硒,Br35溴,Kr36氪,A：主族,B：副族,Ga31镓,Ge32锗,As33砷,Se34硒,Br35溴,Kr36氪,（4）为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？,科学探究1（p15),（1）元素周期表共有几个周期？,（2）每个周期各有多少种元素？,（3）写出每个周期开头第一个元素和结尾元素的最外层电子的排布式的通式。,科学探究,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,ns2np6,1s22s22p63s1,1s22s22p63s2,1s22s22p63s23p1,1s22s22p63s23p2,1s22s22p63s23p3,1s22s22p63s23p4,1s22s22p63s23p5,1s22s22p63s23p6,第三周期元素原子的电子排布（其它周期类似）,结论：元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生了周期性的重复。,(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,ns1ns2np6,周期数=能层数,能层与周期,最外层电子排布式,1s11s2,我们能量相近的能级划分为一组,称为“能级组”。通常共分为七个能级组。依1,2,3,能级组的顺序能级逐次增加。能级组之间的能量差较大，而能级组各能级间的能量差小。,资料,能级组,1s第一能级组,2s,2p第二能级组,3s,3p第三能级组,4s,3d,4p第四能级组,5s,4d,5p第五能级组,6s,4f,5d,6p第六能级组,7s,5f,6d,7p第七能级组,相应能级组中所含能级,1s,2s2p,3s3p,4s3d4p,5s4d5p,6s4f5d6p,7s5f6d未完,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,周期数与能级组的关系,未完,(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,288181832未完,2,8,8,18,18,32,未满,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,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而增多。,构造原理与每一周期中元素的数目,科学探究2,1、元素周期表共有多少个纵列？每个纵列的价电子层的电子总数是否相等？,资料：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数可在化学反应中发生变化。,2、元素周期表可分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？,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？,族序数价电子数,族与价电子,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,族序数=原子的最外层电子数=价电子数,大多数族序数=(n-1)d+ns的电子数=价电子数,副族元素：,主族元素：,B、B族序数=原子的最外层电子数,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?,科学探究3,按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，如下图所示。S区、d区和p区分别有几个纵列？,资料：除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。,原子的电子构型和元素的分区,S区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。,p区元素：最外层电子构型从ns2np1ns2np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。,原子的电子构型和元素的分区,d区元素:包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电子数皆为12个，均为金属元素，性质相似。,ds区元素:包括IB族和IIB族元素，最外层电子数皆为12个，均为金属元素。,f区元素：包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同，化学性质相似。,A0,s区,d区,ds区,p区,ns2np1-6,(n-1)d10ns1-2,(n-1)d1-8ns2(有例外),BB,AA,A,ns1,ns2,BB,f区镧系、锕系(n-2)f1-14ns2（有例外）,镧锕,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？,为什么s区、d区和ds区都是金属？,3.原子的电子构型和元素的分区,S区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。,p区元素：最外层电子构型从ns2np1ns2np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。,ds区元素:包括IB族和IIB族元素，最外层电子数皆为12个，均为金属元素。,f区元素：包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同，化学性质相似。,d区元素:包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电子数皆为12个，均为金属元素，性质相似。,科学探究,A、A,A0族,B,B、B,科学探究4,1、为什么是s区、d区和ds区的元素都是金属？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（如下图）？,2、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？,金属与非金属分界线附近的元素既表现出一定的金属性也表现出一定的非金属性。周期序数等于主族序数的元素具有两性.,Al(OH)3+H+=Al(OH)3+OH-=.,Al2O3+H+=Al2O3+OH-=.,小结:,1、原子的电子排布与周期的划分,(1)每一周期的第一种元素(除第一周期外)都是_,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_(2)周期序数等于该周期中元素的_。(3)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。,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,总结,元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生了周期性的重复。,周期序数能层数,主族序数最外层电子数=最高正化合价,d区族序数价电子层的电子总数,ds区族序数最电子层电子数,1、周期数,3、主族序数,4、价电子,5、原子半径,=基态原子能层数,=基态原子最外层电子数,=元素的最高价,主族元素(s,p区)：,最外层电子,过渡元素(d,ds,f区)：,最外层电子+次外层(甚至倒数第三层)部分电子,：受Z、能层数及测定方法的影响,同周期(稀有气体除外)：,左右递减,同族：,上下递增,同元素：,r-rr+,2、每周期元素的数目,=该能级组容纳e-总数,=最高能级组数,同电子构型：,Z越大，r越小,C,D,反馈练习,1、按电子的排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于p区的【】A.FeB.MgC.PD.La,2、某元素原子价电子构型，3d54s2，其应在【】A.第四周期A族B.第四周期B族C.第四周期A族D.第四周期B族,4、某元素原子的价电子构型为3d54s1,它属于四周期,d区元素,最高的化合价为元素符号是。,6,Cr,反馈练习,3、某元素电子构型为Xe4f14s2,其应在【】A.s区B.p区C.d区D.f区,D,4、甲元素是第3周期p区元素，其最低化合价为-1价；乙元素是第4周期d区元素，其最高化合价为+4价，填写下表：,反馈练习,例1、已知某元素的原子序数是25，写出该元素原子的价电子层结构式，并指出该元素所属的周期和族。,解：原子序数为25该元素核外有25e-，,其排布式为Ar3d54s2，,属d区过渡元素。,最高能级组数为4，其中有7个价电子，,故该元素是第四周期B族。,例2、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电子排布式、元素名称、元素符号和原子序数。,解：位于第五周期，,价电子是第五能级组，,即5s4d5p，,又是A族，价电子排布为5s25p4，,这时4d必是全充满的，,电子排布式Kr4d105s25p4,碲，Te，原子序数是52。,1.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。,2.试确定32号元素在周期表中的位置。,第四周期，A族,3.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：,阅读科学史话,了解门捷列夫第一张元素周期表的发现过程。上网查阅资料了解其它形式的元素周期表,找出不同元素周期表的编排原则。,开放性作业,各种元素周期表,棱台型元素周期表,扇形元素周期表,立式周期表,螺旋型周期表,展示电子排布的周期表,二.元素周期律,回顾1.概念:元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律2.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结果3.内容(内涵),12号元素，从H到He只有1个电子层，最外层电子数目由1个增加到到2个，而达到稳定结构,1118号元素，从Na到Ar有3个电子层，随原子序数的增大，最外层电子数目由1个增加到8个，而达到稳定结构,310号元素，从Li到Ne有2个电子层，随原子序数的增大，最外层电子数目由1个增加到8个，而达到稳定结构,(1)核外电子排布,原子的最外层电子排布,元素的主要化合价,元素化合价与最外层电子排布的关系,元素化合价,(2)元素主要化合价的周期性变化,元素化合价的规律性变化,周期性的变化且除了O、F外，一般地元素的最高正价等于最外层电子数；最低负价与最高正价的关系为：最高正价+/最低负价/=8,金属元素无负价（除零价外，在化学反应中只显正价）；既有正价又有负价的元素一定是非金属元素；,注、判断元素金属性强弱的依据,单质与水或酸置换出氢的难易程度（或反应的剧烈程度）。反应越易，说明金属性就越强；,最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。碱性越强，说明其金属性也就越强，反之则弱；,金属间的置换反应，依据氧化还原反应的规律，金属甲能从金属乙的盐溶液中置换出乙，说明甲的金属性比乙强。,学与问,（4）金属阳离子的氧化性越强，其对应元素的金属性越弱,注、判断元素非金属性强弱的依据,单质与氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性。越易与氢气化合，生成的氢化物也就越稳定，其非金属性也就越强；,最高价氧化物对应水化物酸性强弱。酸性越强说明其非金属性越强。,非金属单质间的置换反应（Cl2I2）,（4）非金属阴离子的还原性越强，其对应元素的非金属性越弱,思考:同主族（同周期呢？）,同主族元素随着电子层数的增加，即在元素周期表中，同一主族从上到下，递变规律都有哪些？,得电子能力：失电子能力：金属性：非金属性：氢化物最高价氧化物对应的水化物的酸碱性,同一周期元素金属性和非金属变化,非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱,非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强,同一主族元素金属性和非金属变化,预测：从上到下，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。元素金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。以碱金属和卤族元素为例：碱金属：从上到下，金属性逐渐增强卤素：从上到下，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。,金属性最强,1、原子半径,元素周期律的内涵丰富多样，除以上内容之外，还有其他如下内容：,（1）影响因素,电子的能层数核电荷数（2）规律(先看能层数,相同时再看核电荷数）具体为:电子的能层数越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大，而核电荷数越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小。这两个因素综合结果使各种原子的半径发生周期性的递变性。,原子半径,受Z、能层数及测定方法的影响,同周期(稀有气体除外)：,左右递减,同族：,上下递增,同元素：,r-rr+,同电子构型：,Z越大，r越小（序大径小）,原子半径,同周期主族元素，从左到右，原子半径逐渐减小。因为同周期元素原子具有相同的电子能层，但随核电荷数增多，核对电子的引力变大，从而使原子半径减小。,P18教材学与问,同主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大。因为同主族元素自上到下，原子具有的能层数增大，使原子半径增大；虽然自上到下核电荷数也增多可使原子半径减小，但前者是主要因素，故实际上原子半径增大。,同周期、同主族元素的递变规律,依次增大,逐渐增多,相同,逐渐减小,周期性变化,金属性减弱，非金属性增强,还原性减弱，氧化性增强,碱性减弱，酸性增强,逐渐增强,按周期元素数增加,相同,依次递增,逐渐增大,基本相同,非金属性减弱，金属性增强,氧化性减弱，还原性增强,酸性减弱，碱性增强,逐渐减弱,2、电离能,（1）定义：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最低能量叫做第一电离能(原子的+1价气态基态正离子再失去1个电子所需要的能量叫第二电离能。依次类推叫逐级电离能),（2）规律(一般地，同周期，从左到右第一电离能变化有增大趋势，但有反常.同主族，从上往下第一电离能逐近减小。)问题解决(全充满,半充满的特殊性.如Be、N、Mg、P、Zn、As等，其中氮原子的第一电离能比同周期的碳和氧都要高，原因是氮原子的外层电子构型具有较稳定的P3半充满结构),（3）结论：元素的第一电离能是衡量元素原子失去一个电子的难易程度的重要数据。一般地，第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，金属性越强；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子，金属性越弱（并不意味着非金属性越强）,教材学与问：,1、碱金属第一电离能越小，碱金属越活泼。,2、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，失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强，从而电离能越来越大。,从表中数据可以看出，Na的第一电离能较小，第二电离能突然增大（相当与第一电离能的10倍），故Na的化合价为+1价。而Mg的第三电离能、Al的第四电离能发生突变，故Mg、A