原子结构与元素周期律

1、原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律原原子子原子核原子核核外电子核外电子质子质子 (Z) :中子中子 (N):+0-+1、原子的组成：、原子的组成： (1) 核电荷数核电荷数 =质子数质子数= 原子序数原子序数=核外电子数核外电子数 结论结论1： 在在原子原子中中： 核电荷数核电荷数 = = 质子数质子数 = = 核外电子数核外电子数 = =原子序数原子序数2、构成原子的粒子及其性质：、构成原子的粒子及其性质：构成原构成原子的粒子的粒子子 电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电性和电量电量1 1个电子带个电子带一个单位负一个单位负电荷电荷1 1个质子带个质子带一个单位正一个单位正电荷

2、电荷不显电性不显电性 质量质量/kg/kg9.1099.1091010- -3131 1.6731.6731010- -27271.6751.6751010- -2727相对质相对质量量电子质量与质子质量之比。电子质量与质子质量之比。1/18361.0071.008 质量数质量数 = = 质子数质子数 + + 中子数中子数 A = Z + N 结论2 如果忽略电子的质量，将原子核内所如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，我们称之为加起来，所得的数值，我们称之为质量数质量数。其值近似的等于相对原子质量！其值近似

3、的等于相对原子质量！XAZ元素符号元素符号质量数质量数 核电荷数核电荷数 （核内质子数）（核内质子数）3.3.如何表示原子的组成？如何表示原子的组成？质量数（质量数（A A）= = 质子数（质子数（Z Z）+ +中子数（中子数（N N） O O81622-2电荷数电荷数质子数质子数每个分子中的每个分子中的原子个数原子个数化合价化合价质量质量数数元素符号周围数字的含义：元素符号周围数字的含义：AZXc+-+de中各个字母的含义：中各个字母的含义：A：Z：e：c：d:质量数质量数质子数质子数原子个数原子个数电荷数电荷数化合价化合价粒子符粒子符号号质子数质子数中子数中子数 质量数质量数用用AZX表示

4、表示O818S1632Ar1822Cl3517ClH11H10188O163216S0114018354018Ar17小试牛刀小试牛刀比比 较较8O 8 O探究讨论探究讨论1、它们属于同一种元素吗、它们属于同一种元素吗?2、它们是同一种原子吗、它们是同一种原子吗?3、那它们是什么关系？、那它们是什么关系？1816小小 结结 它们是同种元素的不同原子即是同种元素的它们是同种元素的不同原子即是同种元素的不同不同核素核素 核素核素:具有一定质子数和一定中子数的一种具有一定质子数和一定中子数的一种原原子子称为一种称为一种核素核素 同种元素的不同核素互称为同种元素的不同核素互称为同位素同位素 同位素同位

5、素:质子数相同质子数相同、质量数（或、质量数（或中子数）不中子数）不同同的核素（的核素（原子原子）互称为）互称为同位素同位素常见的同位素常见的同位素126C 136C 146C11H 21H 31H 氕氕 氘氘 氚氚D T23492U 23592U 23892U比较：元素、核素、同位素比较：元素、核素、同位素概念概念元素元素核素核素同位素同位素定义定义范围范围含有相同质含有相同质子数的同一子数的同一类原子的总类原子的总称称质子数相同质子数相同的不同核素的不同核素互称同位素互称同位素具有一定数目具有一定数目的质子和一定的质子和一定数目的中子的数目的中子的原子原子宏观概念，宏观概念，如已发现一如已

6、发现一百多种元素百多种元素微观概念，微观概念，如氢元素有如氢元素有三种核素：三种核素：H H01 01 H H02 01 H H03 01 微观概念，同微观概念，同一元素中的不一元素中的不同核素的互称同核素的互称如：如： H H01 01 H H02 01 H H03 01 小小 结结 核素核素1核素核素2同位素同位素元元 素素a、同一元素的各种同位素虽然质同一元素的各种同位素虽然质量数不相同量数不相同,但它们的化学性质几但它们的化学性质几乎相同乎相同 说明说明b、天然存在的某种元素里天然存在的某种元素里,不论游不论游离态还是化合态离态还是化合态,各种同位素所占各种同位素所占的原子个数百分比一

7、般是不变的的原子个数百分比一般是不变的许多元素都具有同位素，那该元素的相对原子质量许多元素都具有同位素，那该元素的相对原子质量该如何计算呢？该如何计算呢？ ClCl元素有元素有35351717ClCl和和37371717ClCl两种天然、稳两种天然、稳定的同位素，其中定的同位素，其中35351717ClCl所占的原子所占的原子数目百分比为数目百分比为 75.77%,Ar75.77%,Ar（ 35351717Cl Cl ）=34.969=34.969； 37371717ClCl所占的原子数目百所占的原子数目百分比为分比为24.23%24.23%， ArAr（ 37371717Cl Cl ）=36

8、.966=36.966，则，则ClCl元素的平均相对原子元素的平均相对原子质量为多少？质量为多少？Ar(Cl)=34.969 75.77% + 36.966 24.23%=35.453总结总结在在原子原子中中:核电荷数核电荷数=质子数质子数= 核外电子数核外电子数 = 原子序数原子序数质量数质量数(A) = 质子数质子数 (Z)+ 中子数中子数(N)质量数质量数=原子的近似相对原子质量原子的近似相对原子质量元元素素核素核素1核素核素2同同位位素素XAZ重要练习：1.1.原子核外电子的分层排布及规律原子核外电子的分层排布及规律+2He+18Ar+10Ne该电子层该电子层上的电子上的电子核电荷数核

9、电荷数电子层电子层原子核原子核+1H+8O+12Mg电子层序数（电子层序数（n）1234567符号符号K L M N O P Q +12Mg原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8 8个电子（个电子（K K层为最外层是层为最外层是2 2个）个） 次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳1818个电子个电子 每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2n2 2电子电子。能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最 低的电子层里低的电子层里； 即由能量低高即由能量低高经验：电子排满经验：电子排满K K层，排层，排层，排满层

10、，排满L L层排层排层层LM注意：多条规律必须同时兼顾。注意：多条规律必须同时兼顾。 小结：1 原子结构模型的演变原子结构模型的演变 道尔顿道尔顿汤姆生汤姆生卢瑟福卢瑟福 玻尔玻尔量子力学量子力学2、原子核外电子排布规律及原子结构示意图、原子核外电子排布规律及原子结构示意图 能量最低原理能量最低原理每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2个电子。个电子。 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8个电子（个电子（K层为最外层时层为最外层时不能超过不能超过2个）个） 次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳18个电子（个电子（K层为次外层时层为次外层时不能超过不能超过2个个 倒数第三层最多只

11、能容纳倒数第三层最多只能容纳32个电子个电子 HLiBeBCNHeNaKRbCsFrMgCaSrBaRaAlGaInTlSiGeSnPbPAsSbBiOSSeTePoFClBrIAtNeArKrXeRn原子半径大小比较的规律1 1 当最外层电子数相同当最外层电子数相同( (同主族同主族) )时时, ,电子层数越多的电子层数越多的, ,其半径越其半径越大大. . r(Na) r(Na)r(K) r(F)r(K) r(F)r(Cl)r(Cl)当电子层数相同（同周期）当电子层数相同（同周期）时，随着原子序数的增大，原时，随着原子序数的增大，原子半径逐渐减小。子半径逐渐减小。 r(Na)r(Mg)请判

12、断下列原子半径的大小请判断下列原子半径的大小(1) F Cl S(2) Na Cl P判断元素金属性强弱的方法判断元素金属性强弱的方法1 1、单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易、单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易2 2、最高价氧化物的水化物、最高价氧化物的水化物氢氧化物氢氧化物的碱性强弱的碱性强弱3 3、金属间的置换反应、金属间的置换反应. .4 4、金属阳离子氧化性的强弱、金属阳离子氧化性的强弱: :离子的氧离子的氧化性越强化性越强, ,对应金属的金属性越弱对应金属的金属性越弱判断元素非金属性强弱的方法判断元素非金属性强弱的方法2 2、最高价氧化物的水化物的酸性强弱、最高价氧化物的水化物的酸

13、性强弱1 1、单质与氢气生成气态氢化物的难易、单质与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性程度以及氢化物的稳定性4 4、元素的原子对应阴离子的还原性。、元素的原子对应阴离子的还原性。还原性越强，元素的非金属性就越弱还原性越强，元素的非金属性就越弱3 3、非金属间的置换反应、非金属间的置换反应钠、镁和水的反应钠、镁和水的反应2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 金属性金属性NaMgNaMg向盛有已擦去表面氧化膜的镁条和铝片的向盛有已擦去表面氧化膜的镁条和铝片的试管中，各加入试管中，各加入2mL 1mol/L2mL 1mol/L的

14、盐酸。的盐酸。镁镁铝铝镁、铝和盐酸的反应镁、铝和盐酸的反应Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 镁、铝和盐酸的反应镁、铝和盐酸的反应 金属性金属性Mg AlMg Al原子序数原子序数111213元素符号元素符号NaMgAl单质与水单质与水( (或或酸酸) )反应情况反应情况氢氧化物氢氧化物 碱性强弱碱性强弱冷水冷水剧烈剧烈热水较快热水较快盐酸剧烈盐酸剧烈盐酸盐酸较快较快NaOHMg(OH)2Al(OH)3金属性金属性 Na Mg Al金属性金属性 Na Mg Al强碱强碱中强碱中强碱 ?原子序数原子序数14151617元素符号元素符号

15、SiPSCl单质与单质与H2化化合的难易合的难易气态氢化物气态氢化物的稳定性的稳定性最高价氧化最高价氧化物对应水化物对应水化物的酸性物的酸性 H4SiO4弱酸弱酸H3PO4中强酸中强酸H2SO4强酸强酸HClO4最强酸最强酸高温高温光照或点燃光照或点燃爆炸化合爆炸化合磷蒸气磷蒸气加热加热非金属性非金属性Si P S Cl非金属性非金属性Si P S Cl很不稳定很不稳定SiH4不稳定不稳定PH3不很稳定不很稳定H2S 稳定稳定HCl1117号元素的金属性、非金属性的变化规律：号元素的金属性、非金属性的变化规律：11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 与水反应的剧烈程度

16、减弱；与水反应的剧烈程度减弱；与酸反应的剧烈程度减弱；与酸反应的剧烈程度减弱；NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 强碱强碱 中强碱中强碱 两性两性 碱性减弱。碱性减弱。金属性减弱金属性减弱与与H2反应越容易，越剧烈；反应越容易，越剧烈；SiH4 PH3 H2S HCl气态氢化物越稳定；气态氢化物越稳定；非金属性增强非金属性增强H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4 弱酸弱酸 中强酸中强酸 强酸强酸 最强酸最强酸 酸性增强。酸性增强。1 2 34 5 6 74 3 2 1一、电子层数相同（同周期）的元素一、电子层数相同（同周期）的元素性质的递变性质的递变 如有三个电子层的元素（1

17、1-17号元素）: 随着原子序数的增多随着原子序数的增多,原子半径逐渐减小，原原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引能力逐渐增强、失电子子核对核外电子的吸引能力逐渐增强、失电子能力减弱能力减弱,得电子能力增强；元素的金属性逐得电子能力增强；元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。渐减弱，非金属性逐渐增强。 金属性：NaMgPSCl小结：小结：二、最外层电子数相同（同主族）的二、最外层电子数相同（同主族）的元素性质的递变元素性质的递变如碱金属、卤素: 随着原子序数的增多随着原子序数的增多,原子半径逐渐增大，原子原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱、失电子能核对核外电子的吸引能力

18、逐渐减弱、失电子能力增强力增强,得电子能力减弱；元素的金属性逐渐增得电子能力减弱；元素的金属性逐渐增强，非金属性能力减弱。强，非金属性能力减弱。 金属性：LiNaKClBrI 元素的性质元素的性质（原子半径、主要原子半径、主要化合价、元素的金属性与非金属性化合价、元素的金属性与非金属性）随着原子序数的递增而呈周期性随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律叫做变化的规律叫做元素周期律！元素周期律！ 元素化学性质的周期性变化元素化学性质的周期性变化实质实质就是元素原子的核外电子排就是元素原子的核外电子排布的周期性变化！布的周期性变化！ 元素周期律的小结元素周期律的小结 元素周期表及其应用元素周期表及

19、其应用1.周期周期（1）周期是指）周期是指一横行，一横行，共分共分7个周期个周期（3）周期序数）周期序数=电子层数电子层数（2）周期的分类及所含元素特点）周期的分类及所含元素特点2.族族（1）族的分类及表示）族的分类及表示主主族族:0 0族：族：副副族族:族：族：由短周期和长周期共同构成的族由短周期和长周期共同构成的族七主七主：AA、AA、AA、AA、AA、AA、AA主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数完全由长周期元素构成的族完全由长周期元素构成的族稀有气体元素构成的族稀有气体元素构成的族七副七副：BB、BB、BB、BB、BB、BB、BB包括包括8、9、10三列三列（2）族的分布位置）族

20、的分布位置A01氢氢AAAAAA氦氦2锂锂 铍铍硼硼 碳碳 氮氮 氧氧 氟氟 氖氖3钠钠 镁镁BBBBBBB铝铝 硅硅 磷磷 硫硫 氯氯 氩氩4钾钾 钙钙 钪钪 钛钛 钒钒 铬铬 锰锰 铁铁 钴钴 镍镍 铜铜 锌锌 镓镓 锗锗 砷砷 硒硒 溴溴 氪氪5铷铷 锶锶 钇钇 锆锆 铌铌 钼钼 锝锝 钌钌 铑铑 钯钯 银银 镉镉 铟铟 锡锡 碲碲 锑锑 碘碘 氙氙6铯铯 钡钡 镧镧 铪铪 钽钽 钨钨 铼铼 锇锇 铱铱 铂铂 金金 汞汞 铊铊 铅铅 铋铋 钋钋 砹砹 氡氡7钫钫 镭镭 锕锕共共1515种。种。1、必须熟悉周期表的结构：、必须熟悉周期表的结构：2、必须掌握元素在周期表中的位置、必须掌握元素

21、在周期表中的位置 和原子结构的关系：和原子结构的关系： 周期序数原子的电子层数周期序数原子的电子层数 主族序数元素原子最外层电子数主族序数元素原子最外层电子数= =最高正价最高正价 原子序数核电荷数质子数原子核外电子数原子序数核电荷数质子数原子核外电子数3.元素周期表分区元素周期表分区（1）金属区：）金属区： 周期表的左下方周期表的左下方（2）非金属区：）非金属区：周期表的右上方周期表的右上方（3）稀有气体区：）稀有气体区：周期表的最右方周期表的最右方（二）元素在周期表中的位置与性质的关系（二）元素在周期表中的位置与性质的关系1.同周期：同周期：11Na 12Mg 13Al 14Si 15P

22、16S 17Cl 同周期元素原子同周期元素原子核外电子层数核外电子层数相同，相同， 从左往右，从左往右， 核电荷数递增，最外层电子数逐渐核电荷数递增，最外层电子数逐渐增加增加， 原子半径逐渐原子半径逐渐减小减小， 核对核外电子的吸引能力逐渐核对核外电子的吸引能力逐渐增强增强， 失去电子的能力逐渐减弱，金属性失去电子的能力逐渐减弱，金属性减弱，减弱， 得到电子的能力逐渐增大，非金属性得到电子的能力逐渐增大，非金属性增强。增强。（二）元素在周期表中的位置与性质的关系（二）元素在周期表中的位置与性质的关系2.同主族：同主族：3 Li 11Na19K37Rb55CsLiOH NaOH KOH RbOH

23、 CsOH最高价氧化物水化物碱性增强最高价氧化物水化物碱性增强与水反应的剧烈程度增强与水反应的剧烈程度增强解释：解释：从上往下，电子层增多，半径增大；从上往下，电子层增多，半径增大；失电子能力增强，金属性增强。失电子能力增强，金属性增强。（二）元素在周期表中的位置与性质的关系（二）元素在周期表中的位置与性质的关系2.同主族：同主族：9 F 17Cl35Br53I HClO4 HBrO4 HIO4最高价氧化物水化物最高价氧化物水化物酸性减弱酸性减弱单质氧化性单质氧化性逐渐减弱逐渐减弱解释：解释：从上往下，电子层增多，半径增大；从上往下，电子层增多，半径增大；得电子能力减弱，非金属性减弱。得电子能

24、力减弱，非金属性减弱。（二）元素在周期表中的位置与性质的关系（二）元素在周期表中的位置与性质的关系2.同主族：同主族：F ClBrI 从上往下，电子层增多，半径增大从上往下，电子层增多，半径增大Li NaKSi Cs得电子能力减弱，非金属性减弱。得电子能力减弱，非金属性减弱。失电子能力增强，金属性增强失电子能力增强，金属性增强;一般地一般地,元素单质密度逐渐增大元素单质密度逐渐增大;金属熔沸点逐渐减小金属熔沸点逐渐减小,非金属熔沸非金属熔沸点逐渐增大点逐渐增大（二）元素在周期表中的位置与性质的关系（二）元素在周期表中的位置与性质的关系F ClBrI 从上往下，电子层增多，半径增大从上往下，电子

25、层增多，半径增大Li NaKRb Cs得电子能力减弱，非金属性减弱。得电子能力减弱，非金属性减弱。失电子能力增强，金属性增强失电子能力增强，金属性增强;11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 从左往右，核电荷增大，半径减小从左往右，核电荷增大，半径减小得电子能力增强，非金属性增强。得电子能力增强，非金属性增强。失电子能力减弱，金属性减弱失电子能力减弱，金属性减弱; 1Be Al SiGe As Sb Te 2 3 4 5 6 7A AAA AAA 0 Po At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金属性逐渐增强金属性逐渐增强 非金属性逐渐增强

26、非金属性逐渐增强B元素金属性和非金属性的递变元素金属性和非金属性的递变讨论及小结：讨论及小结：周期表之最周期表之最非金属性最强的元素是非金属性最强的元素是 稳定性最强的气态氢化物是稳定性最强的气态氢化物是 酸性最强的最高价氧化物的水化物是酸性最强的最高价氧化物的水化物是金属性最强的元素是金属性最强的元素是 碱性最强的最高价氧化物的水化物是碱性最强的最高价氧化物的水化物是 自然界稳定存在的金属性最强的元素是自然界稳定存在的金属性最强的元素是FrFHFHClO4FrOHCs（三）元素周期律和元素周期表的重要应用（三）元素周期律和元素周期表的重要应用利用利用“构位性构位性”的关系指导化学学习的关系指

27、导化学学习例例1 1下列对于铯下列对于铯(Cs)(Cs)的性质的预测中，的性质的预测中，正确的是正确的是（）A A它只有一种氧化物它只有一种氧化物CsCs2 2O OB B它与水剧烈反应它与水剧烈反应C CCsCs具有很强的氧化性具有很强的氧化性D DCsHCOCsHCO3 3受热不易分解受热不易分解粒子半径大小比较的规律1 1 同一主族元素的原子和离子同一主族元素的原子和离子, ,电子层数越多的电子层数越多的, ,其半径越其半径越大大. . r(Na)r(K) r(F)r(Cl) r(Na+)r(K+) r(F-)r(Cl-) 同周期元素的原子同周期元素的原子,核电荷数越大的，核电荷数越大的

28、，其半径越小其半径越小 r(Na)r(Mg) 同周期元素的离子同周期元素的离子,阳离子半径逐渐阳离子半径逐渐减小、阴离子半径逐渐减小，但同减小、阴离子半径逐渐减小，但同周期的阳离子小于同周期的阴离子周期的阳离子小于同周期的阴离子r(Na+)r(Mg2+) r(S2-)r(Cl-) r(Cl-)r(Na+)核外电子排布相同的离子核外电子排布相同的离子,随核随核电荷数的增大，半径减小电荷数的增大，半径减小 4 同种元素的不同粒子的半径关同种元素的不同粒子的半径关系为：阳离子原子阴离子，且系为：阳离子原子阴离子，且价态越高的粒子，其离子半径越小价态越高的粒子，其离子半径越小r(H+)r(H)r(H-

29、)r(Fe3+) r(Fe2+) r(Fe)如如:r(O2-)(F-) r(Na+) r(Mg2+) r(Al3+)请判断下列粒子的半径大小请判断下列粒子的半径大小(1) F Cl S(2) Na Cl P(3) Na+ Mg2+ Al3+(4) Cl- S2- K+ Ca2+课堂练习课堂练习1. 1. 下列元素中最容易和氢气化合的是（下列元素中最容易和氢气化合的是（ ） A.A.硫硫 B.B.氯氯 C.C.磷磷 D.D.碘碘2.2.下列关于元素周期表中第三周期元素性质从下列关于元素周期表中第三周期元素性质从左到右变化趋势左到右变化趋势 的叙述错误的是（的叙述错误的是（ ） A.A.最高正价依

30、次升高最高正价依次升高 B.B.原子半径逐渐增大原子半径逐渐增大 C.C.气态氢化物稳定性逐渐增强气态氢化物稳定性逐渐增强 D.D.最高价氧化物对应的化合物碱性逐渐减弱，最高价氧化物对应的化合物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强酸性逐渐增强BB3.3.短周期元素中，短周期元素中， 与水反应最剧烈的金属是与水反应最剧烈的金属是_ 与水反应最剧烈的非金属是与水反应最剧烈的非金属是_ 地壳中含量最多的元素是地壳中含量最多的元素是_ 最高价氧化物既能与盐酸又能与烧最高价氧化物既能与盐酸又能与烧碱反应的是碱反应的是_NaFOAl2O3 已知下列元素的原子结构示意图，判断它们的金属已知下列元素的原子结构示意图，判断它们的金属性与非金属性强弱，按由强到弱的顺序排列出来。性与非金属性强弱，按由强到弱的顺序排列出来。原子序数