原子结构元素周期律

两千多年以来，科学家一直在思考一个问题：如果把一个物体一直分割下去，将会怎样？能不能找到一种组成物质的最基本粒子？help!第1页/共52页第一页，共53页。公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。原子结构模型的演变史。第2页/共52页第二页，共53页。

人们对原子、分子的认识要比对宏观物体的认识艰难得多。因为原子和分子过于微小，人们只能通过观察宏观实验现象，经过推理去认识它们。一般是通过实验事实提出原子和分子的理论模型，如果设想的模型不符合新的实验事实，就必须修正，甚至摈弃旧的模型，再创建新的模型。人们对原子、分子结构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立、完善模型的过程。第3页/共52页第三页，共53页。近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766~1844)道尔顿原子模型第4页/共52页第四页，共53页。原子并不是构成物质的最小微粒

——汤姆生发现了电子(1897年)英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856~1940）汤姆生原子模型“葡萄干布丁”原子模型第5页/共52页第五页，共53页。α粒子散射实验（1909年）英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871~1937)第6页/共52页第六页，共53页。α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子直线通过;

少数α粒子转向;

个别α粒子反弹,思考：这一现象说明了什么问题？第7页/共52页第七页，共53页。α粒子散射实验表明：

原子中正电荷占的空间很小，因而α粒子通过金箔时，只有极少部分遇到这种质量较大带正电荷的质点的排斥而折回，这个带正电荷的质点位于原子的中心，就是原子核；而大部分α粒子是直线通过的，说明电子在原子核外“较大”的空间内运动。由于电子很轻，容易被较重的α粒子推开，不会妨碍α粒子的通行。

这个实验推翻了原子是一个“实心球”的假设，为现代原子结构理论奠定了基础。第8页/共52页第八页，共53页。卢瑟福核式原子模型

卢瑟福通过α粒子散射实验认识了原子核的存在，提出了核式原子模型――原子中心有一个原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，而带负电荷的电子在核外空间饶核高速运动。第9页/共52页第九页，共53页。实验

预测

观察

模型

葡萄干布丁

α

粒子散射通过

转向

反弹

核式原子模型科学家的这些探索过程给你有什么启发？第10页/共52页第十页，共53页。

人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，才一步一步地走向深入，一步一步接近事物的本质。

人类对原子结构的深入认识，都是建立在实验研究基础上的。实验是揭示原子结构的重要手段。

汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生都是诺贝尔科学奖获得者，正是因为有了他们这样的探索者，正是因为有了他们怀疑科学上的“定论”，不迷信权威，向自己的恩师挑战，为科学的发展做出了重要贡献。在他们的身上闪烁着科学探索精神的光辉！第11页/共52页第十一页，共53页。一原子核核素

1、原子核的构成原子原子核核外电子(-)质子(+)中子第12页/共52页第十二页，共53页。交流·研讨下表列出的是构成原子的微粒—电子﹑质子和中子的基本数据。微粒电子质子中子质量/kg9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量0.00054841.0071.008电量/C1.602×10-191.602×10-190电荷-1+10

请根据表中所列的数据讨论：

1在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着什么关系？为什么？

2原子的质量主要由哪些微粒决定？

3如果忽略电子的质量，质子、中子的相对原子质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？第13页/共52页第十三页，共53页。质量数=质子数+中子数(1)构成原子的各微粒间的关系：a、核电荷数=质子数=核外电子数A=Z+Nb、质量数：原子核中质子数和中子数之和叫质量数。第14页/共52页第十四页，共53页。XAZ——元素符号质量数——

核电荷数——

（核内质子数）（2）表示原子组成的一种方法

Na2311例如：第15页/共52页第十五页，共53页。问题2:离子所带电荷数与中性原子在化学反应中所得到或失去的电子数之间有什么联系？问题1：假如原子在化学反应中得到或失去电子，它还显电中性吗？第16页/共52页第十六页，共53页。①中性原子：核外电子数=质子数②带正电的阳离子：核外电子数=质子数-电荷数③带负电的阴离子：核外电子数=质子数+电荷数(3)粒子中的质子数与核外电子数的关系：第17页/共52页第十七页，共53页。【迁移与应用】1.在科学研究中，人们常用符号表示某种原子，请你谈谈图中符号和数字的含义。2.某二价阳离子含有10个电子,12个中子,求质量数。3.元素R的一个原子，质量数为a，其阴离子Rn-有b个电子，求中子数。12+(10+2)a-(b-n)第18页/共52页第十八页，共53页。质量数质子数微粒HS2-Na+11填表中子数电子数23123235451801101616801135Br8035第19页/共52页第十九页，共53页。迁移·应用生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-14（）会在其死亡后衰变。测量在考古遗址中发现的生物遗体了碳-14的数量，可以推断出它的存在年代。请你利用所学知识分析，碳-14（）原子与作为相对原子质量标准的碳-12原子（）在原子结构上有什么异同。C614126CC614第20页/共52页第二十页，共53页。2、核素

元素的种类是由原子核内的质子数决定的。

元素是具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。

同种元素原子的质子数相同，那么，中子数是否也相同呢？第21页/共52页第二十一页，共53页。氕(H)氘(D)氚(T)质子中子电子思考：１氕,氘,氚的原子结构有什么异同?2它们是同一种元素吗?氢的三种原子第22页/共52页第二十二页，共53页。微粒质量数质子数中子数电子数123111012111填表1H11H21H3第23页/共52页第二十三页，共53页。

核素:人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。如氢元素有氕﹑氘﹑氚三种核素，分别用H﹑H和H来表示。（核素=原子）111123

同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素。例如：H﹑H和H互为同位素。111123第24页/共52页第二十四页，共53页。

同位素的特点①同位素化学性质几乎完全相同②同位素物理性质不同为什么？第25页/共52页第二十五页，共53页。

同位素的用途

许多元素都有同位素，目前发现112种元素，同位素却有1800余种。1H氕(H)16C121H氘(D)21H氚(T)392U234氢有三种同位素：氘和氚是制造氢弹的材料铀有三种同位素：92U23592U238铀235是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料碳有三种同位素：6C136C14碳12作为相对原子质量及阿伏加德罗常数的标准碳14在考古学中测定生物死亡年代。第26页/共52页第二十六页，共53页。同位素、元素、同素异形体的比较元素同位素同素异形体定义对象广义的原子原子单质定义具有相同核电荷数的同一类原子的总称质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子由同种元素组成的结构和性质不同的单质实例HC11H、21H、31H金刚石与石墨氧气与臭氧区别与联系：1、联系：同位素属于同一元素的原子；

同素异形体由同一元素的原子构成。2、区别：同位素有1800余种，元素只有100多种。第27页/共52页第二十七页，共53页。试一试1．

下列各组物质中，互为同位素的是（）

（A）O2、、O3、O4

（B）H2、D2、T2

（C）H2O、D2O、T2O（D）20Ca和20

Ca2．下列说法正确的是（）

（A）同种元素的质子数必定相同（B）不同元素原子的质量数必定不同（C）原子核都是由质子和中子构成的（D）凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素4042DA第28页/共52页第二十八页，共53页。3、下列说法正确的是()A原子核都是由质子和中子构成的

B不同元素原子的质量数一定不等

C质子数决定元素的种类,质子数和中子数决定原子的种类

D质子数相同的微粒,核外电子数一定相同,但化学性质不一定相同4、几种微粒具有相同的核电荷数,则可说明()A可能属于同一种元素B一定是同一种元素

C一定不是同一种元素D核外电子数一定相等CANe和H2ONa和NH4+第29页/共52页第二十九页，共53页。5、在①36Li②714N③1123Na

④1224Mg⑤37Li⑥

614C，几种核素中

1)（）和（

）互为同位素

2)

（

）和（）质量数相等，但不能互称同位素

3)

（

）和（

）中子数相等，但质子数不等，所以非同一种元素①⑤③④②⑥6、人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可作为未来核聚变的重要原料之一.氦的该种核素可表示为()A43HeB32HeC42HeD53HeB第30页/共52页第三十页，共53页。7.法国里昂的科学家最近发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列有关“四中子”粒子的说法不正确的是 （）A．该粒子不显电性B．该粒子质量数为4C．与氢元素的质子数相同 D．该粒子质量比氢原子大C第31页/共52页第三十一页，共53页。8.已知A2－、B－、C＋、D2＋、E3＋五种简单离子的核外电子数相等，与它们对应的原子的核电荷数由大到小的顺序是

。E、D、C、B、A9.现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子数相同，则a与下列式子有相等关系的是（）（A）b－m－n（B）b＋m＋n（C）b－m＋n（D）b＋m－nB第32页/共52页第三十二页，共53页。粒子符号质子数电子数S2-AXn+

xAYm-

yNH4+OH-1618X-nY-m111091010、填表第33页/共52页第三十三页，共53页。核外电子按能量高低在核外分层排布1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高二﹑核外电子排布第34页/共52页第三十四页，共53页。排布规律电子总是尽先排布在能量最低的电子层里每个电子层最多只能排布2n2个电子。K层为最外层时，最多只能容纳2个电子其它各层为最外层时，最多只能容纳8个电子。次外层最多不超过18个电子。K→L→M→N→O→P2→8→18→32→50→2n21→2→3→4→5→6第35页/共52页第三十五页，共53页。+11原子核核电荷数281电子层该电子层上的电子数原子结构示意图第36页/共52页第三十六页，共53页。迁移·

应用1你知道以下微粒结构示意图表示的各是什么微粒吗?+8+11+172628287288

2请你画出碳﹑氮﹑氟﹑硫﹑磷﹑镁、钾的原子结构示意图。F-、Al3+、S2-、Ca2+的结构示意图。+17第37页/共52页第三十七页，共53页。

交流·研讨1、通过前面的学习你已经知道，金属钠﹑金属镁在化学反应中常表现出还原性，而氧气﹑氯气在化学反应中常表现出氧化性，你能用原子结构的知识对这一事实进行解释吗？2、你认为原子结构的知识对于理解物质结构和性质的关系有哪些帮助？元素化合价原子最外层电子数目失去（或得到）电子的数目Na

+1

1

1Mg

+22

2O

-26

2Cl-1

7

1第38页/共52页第三十八页，共53页。金属元素－－最外层电子数一般少于4，易失去电子，表现较强的还原性。非金属元素－－最外层电子数一般多于4，易得到电子。表现氧化性。稀有气体元素－－最外层电子数为8（氦为2），性质稳定。元素的化学性质与

原子最外层电子排布的关系第39页/共52页第三十九页，共53页。元素的化合价与原子最外层电子排布的关系稀有气体元素－－最外层电子数为8（氦为2），性质稳定，常见化合价为零。

金属元素－－最外层电子数一般少于4，易失去电子，达到稳定结构，在化合物中通常显正价。非金属元素－－最外层电子数一般多于4，易得到电子，达到稳定结构，在化合物中通常显负价。第40页/共52页第四十页，共53页。小结：1-20号元素的微粒结构（一）

稀有气体原子的电子层结构与前面的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同，与后面的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同：①He型结构（与He原子电子层结构相同的离子）有：H—、Li+、Be2+；②

Ne型结构（与Ne原子电子层结构相同的离子）有：N3—、O2—、F—、Na+、Mg2+、Al3+；③

Ar型结构（与Ar原子电子层结构相同的离子）有：P3—、S2—、Cl—、K+、Ca2+。第41页/共52页第四十一页，共53页。（二）核外有10个电子的微粒：①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；②阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；③阴离子：N3—、O2—、F—、OH—、NH2—。与OH-具有相同质子数和电子数的微粒是（）A、F-B、NH3C、H2OD、Na+

A第42页/共52页第四十二页，共53页。（三）核外有18个电子的微粒：①分子：Ar、HCl、H2S、PH3、H2O2、F2；②阳离子：K+、Ca2+；③阴离子：S2—、Cl—、HS—;

与HCl具有相同质子数和电子数的微粒是（）A、Cl-B、PH3C、H2O2D、K+

BC第43页/共52页第四十三页，共53页。1．与元素的化学性质关系最密切的是（）。

A．质子数B．中子数

C．核电荷数D．最外层电子数2．下列说法中正确的是（）。

A．所有原子的原子核都是由质子和中子构成的

B．氢离子（H+）实质上是一个裸露的质子

C．核外电子排布相同的微粒，其化学性质也相同

D．非金属元素原子最外层电子数都大于4DB试一试第44页/共52页第四十四页，共53页。3.根据下列叙述,写出元素名称并画出原子结构示意图。（1）A元素原子核外M层电子数是L层电子数的1/2；___________

（2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍；______

（3）C元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4；________

硅284

硼23

氖28

第45页/共52页第四十五页，共53页。5．元素X的原子核外第三层上有3个电子，元素Ｙ的负二价离子离子核外有10个电子，则这两种元素形成化合物的化学式为（）。A．XY2 B．X2Y C．X2Y3 D．X3Y2C4.某元素原子核外L层电子数是其它层电子数之和的2倍，则该元素的核电荷数为：

A.6B.8C.12D.16ACAl2O3第46页/共52页第四十六页，共53页。6.两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在核电荷数为1~10的元素中。满足上述关系的元素共有：

A.1对B.2对C.3对D.4对7.A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5个，则A与B形成的化合物的化学式为：

A.A2B3B.BA2C.AB4D.B3A2D

BMg3N2

第47页/共52页第四十七页，共53页。8、A元素原子第三层电子层上有6个电子。B元素与A元素的原子核外电子层数相同，B元素的原子最外电子层只有1个电子。（1）A元素的原子结构示意图为____________。（2）A、B两元素形成的化合物的名称是________，化学式为

。硫化钠9.X和Y是原子序数小于18的元素，X原子比Y原子多1个电子层；X原子的最外层中只有1个电子；Y原子的最外层电子层中有7个电子。这两种元素形成的化合物的化学式是___________.

NaF硫286