醫(yī)用化學(xué)基礎(chǔ)第二章.ppt

1、第二章 元素及化合物,主講：游幸暉,1、原子的組成,原子,原子核,質(zhì)子 每個質(zhì)子帶一個單位正電荷,核外電子 每個電子帶一個單位負(fù)電荷,中子 不顯電性,2、核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)(質(zhì)子所帶的正電荷就叫核電荷數(shù)),3、核外電子排布 元素核外電子最少的有1層，最多的有7層，最外層電子數(shù)最多不超8個，只有1層的不超2個。,4、原子的核外電子排布，特別是最外層的電子 數(shù)目，與元素的化學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系。,一、元素周期律,Na 11鈉,H 1氫,He 2氦,Li 3鋰,Be 4鈹,B 5硼,C 6碳,N 7氮,O 8氧,F 9氟,Ne 10氖,Mg 12鎂,Al 13鋁,Si 14硅,P 15磷,S

2、16硫,Cl 17氯,Ar 18氬,IA,IIA,IIIA,IVA,VA,VIA,VIIA,0,1,2,3,1-18號元素周期表的結(jié)構(gòu),隨著原子序數(shù)的遞增，原子核外電子的排布呈現(xiàn)周期性變化,（一）核外電子排布呈周期性變化,（二）原子半徑呈周期性變化,隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑呈現(xiàn)周期性變化,（三）化合價呈周期性變化,隨著原子序數(shù)的遞增，元素化合價呈現(xiàn)周期性變化,元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期 性變化。這個規(guī)律稱元素周期律。 元素性質(zhì)的周期性變化是核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果，即原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)。,二、元素周期表,按原子序數(shù)遞增的順序由左到右排成橫行，把不同橫行中最外層電子數(shù)

3、相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，這樣得到一個表，稱為元素周期表。,元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它反映了元素之間相互聯(lián)系的規(guī)律,（一）元素周期表的結(jié)構(gòu),1.周期 具有相同電子層數(shù)的元素按照原子序數(shù)遞增的順序排列的一個橫行稱為一個周期。7個周期，序數(shù)用1、2、3、4、5、6、7表示，周期的序數(shù)等于該周期元素原子具有的電子層數(shù)。,（結(jié)構(gòu)：三短、三長、一不全）,7,6,5,4,18 8 2,M L k,3,8 2,L K,2,2,K,1,周期的結(jié)構(gòu),不完全周期,第六周期中57號鑭到71號镥，共15種元素，它們的電子層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)非常相似，總稱鑭系元素。,第七周期中有錒系元素。,

4、為了使周期表結(jié)構(gòu)緊湊，將鑭系元素放在周期表的同一格里，錒系元素也放在周期表的同一格里，并按原子序數(shù)遞增的順序，把它們另列在周期表的下方。,2.族 元素周期表縱行稱為族。18縱行。8、9、10三個縱行稱為第族，其余15縱行各為一族。 族分為主族和副族。有短周期元素和長周期元素共同構(gòu)成的族稱為主族，完全有長周期元素構(gòu)成的族為副族。族序數(shù)用羅馬數(shù)字表示。主族元素在族的序數(shù)后面標(biāo)一個A，副族元素在族的序數(shù)后面標(biāo)一個B。稀有氣體稱為0族。,主族元素的最高正化合價等于它所在的族序數(shù)，非金屬元素的最高正化合價與它的負(fù)化合價的絕對值之和等于8.,IA,IIA,IIIA,IVA,V A,VIA,VIIA,0,主

5、族,副族,族,零族,族的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)：（七主、七副、零八族）,原子結(jié)構(gòu),元素性質(zhì),元素在表中位置,元素在周期表中的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 a.周期序數(shù)電子層數(shù) b.主族序數(shù)最外層電子數(shù),原子結(jié)構(gòu) 周期表位置,決定,反映,練習(xí)： （1）已知硫原子結(jié)構(gòu)示意圖 ，指出硫元素在周期表的位置。 （2）某元素位于第二周期，第A 族，它是_元素。,第三周期，第VIA族,氟,某元素核外有3個電子層，最外層有7個電子，它處在周期表中第幾周期、第幾主族？是什么元素？,練習(xí)：,1、第三周期第IVA族的元素原子序數(shù)是： 2、Na元素的原子序數(shù)為11，相鄰的同族元素的原子序數(shù)是： 3、短周期元素中， 族序數(shù)周期序數(shù)的元素有

6、： 族序數(shù)等于周期序數(shù)2倍的元素有： 周期序數(shù)族序數(shù)2倍的有：,14,3，,19,H，Be，Al,C，S,Li,（二）周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,1.同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,電子層數(shù)相同，但從左到右，核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，失去電子的能力逐漸減弱，得到電子的能力逐漸增強(qiáng)。,同周期元素從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。,2.同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,最外層電子數(shù)相同，但從上到下，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失去電子能力逐漸增強(qiáng)，而得到電子能力逐漸減弱。,同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。,思考：周期表中什么元素的金屬性最強(qiáng)？什么元素的非金屬性最

7、強(qiáng)，為什么？,周期表左下方的鈁金屬性最強(qiáng)，右上方的氟非金屬性最強(qiáng)。 從原子結(jié)構(gòu)的角度預(yù)測金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律 A、同一周期，從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。 B、同一主族，從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。,（三）元素周期表和元素周期律的意義,門捷列夫，19世紀(jì)俄國化學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了元素周期律，并就此發(fā)表了世界上第一份元素周期表。,1、預(yù)言未知元素的存在與性質(zhì),2、對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義,4、哲學(xué)思想方法的體現(xiàn),3、學(xué)習(xí)研究化學(xué)的重要工具,類鋁（鎵）的發(fā)現(xiàn)： 1875年，法國化學(xué)家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的閃鋅礦時發(fā)現(xiàn)一種新元素，命名為鎵，測得鎵的比重為4.7，不

8、久收到門捷列夫的來信指出鎵的比重不應(yīng)是4 .7，而是5.96.0，布瓦博德朗是唯一手里掌握金屬鎵的人，門捷列夫是怎樣知道鎵的比重的呢？經(jīng)重新測定鎵的比重確實是5.94，這結(jié)果使他大為驚奇，認(rèn)真閱讀門捷列夫的周期論文后，感慨地說“我沒有什么可說的了，事實證明了門捷列夫理論的巨大意義”。,根據(jù)元素周期表預(yù)言新元素的存在,元素周期表的研究歷程：1829、1864、1865、1866、1869、1905、1916 1866年紐蘭茲在倫敦化學(xué)會上報告他的發(fā)現(xiàn)時，一位教授譏諷：“如果紐蘭茲先生把元素按字母順序排列，也可能出現(xiàn)這種情況?！奔~蘭茲一氣之下終止了研究。 1871年門捷列夫繼續(xù)研究并且修訂周期表。

9、修訂銦、鈾原子量、預(yù)言類鋁、類硅并得到證明。理論得到認(rèn)可。 1906年逝世前一年再次發(fā)表他修訂的元素周期表,尋找用于制取農(nóng)藥的元素,尋找半導(dǎo)體材料,尋找催化劑、耐高溫、耐腐蝕的合金材料,A、B、C、D四種元素在周期表中分別處于元素x的四周(如下圖)，已知X元素最高價氧化物的化學(xué)式為X2O5，且五種元素中有一種元素的原子半徑是它們所處的同族中最小的。試確定：各元素的符號：,解析 本題的關(guān)鍵是確定X。X2O5中X為+5價，為A族元素，又知五種元素中有一種元素是同族中原子半徑最小的，只能是B，第A族的第一種元素是N，所以X為P，D為As，A為Si，C為S。,生物元素,指組成生命體的化學(xué)元素。,常量元

10、素：占人體質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬分之一以上，主要用11種，H、O、C、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg，都是必需元素。,微量元素：分為必需微量元素、非必需微量元素及有害微量元素。有Fe、I、Cu、B、F、Si、Mn、Cr、V、Co、Ni、Mo、Zn、Se等。,第二節(jié) 鹵族元素,元素周期表中第A族元素稱為鹵族元素，簡稱鹵素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）。,鹵 素,氟,氯,溴,碘,氧化性逐漸減弱,相同點：,最外層7個電子,易得一個電子，,不同點：,核電荷數(shù)遞增,電子層數(shù)遞增,原子半徑依次增大,得電子能力逐漸減弱,核電荷數(shù),電子層排布,元素符號,F,Cl,Br,I,9,17,

11、35,53,2,7,2,8,7,2,8,18,7,2,8,18,18,7,原子結(jié)構(gòu),性質(zhì),決定,具氧化性,一、氯氣,鹵素均為典型非金屬元素，單質(zhì)具有很強(qiáng)的化學(xué)活潑性，自然界以化合態(tài)形式存在。,（一）氯氣的性質(zhì),雙原子分子，分子式為Cl2。常態(tài)呈黃綠色，密度為空氣2.5倍，易液化，能溶于水。有劇毒，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。,Cl,Cl-,+ e,鹵素原子,鹵素離子,得到一個電子,半徑增大,1.氯氣與金屬的反應(yīng),能與絕大多數(shù)金屬反應(yīng)生成鹽。,2Na + Cl2 2NaCl （白色）,點燃,2Fe + 3Cl2 2FeCl3,（棕色）,點燃,干燥的氯氣在常溫下不與鐵反應(yīng)，可用鋼瓶貯存液氯,2.氯氣與非

12、金屬的反應(yīng),在一定條件下，能與氫氣、磷等非金屬反應(yīng)，但不能和氧氣、碳等直接化合。,氯氣與氫氣的反應(yīng)，常溫?zé)o光照時，反應(yīng)緩慢。有光照或加熱時，反應(yīng)劇烈。,H2 + Cl2 = 2HCl,光照,3.氯氣和水的反應(yīng),氯氣溶于水形成黃綠色的氯水,Cl2 + H2O = HCl + HClO,HClO為強(qiáng)氧化劑，具有氧化、漂白和消毒殺菌的作用。 HClO不穩(wěn)定，見光易分解放出氧氣。,2 HClO = 2HCl + O2,4.氯氣與堿的反應(yīng),氯氣與堿反應(yīng)生成氯化物、次氯酸鹽和水,2Ca(OH)2 + 2Cl2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O,工業(yè)用氯氣和消石灰Ca(OH)2制漂白粉。漂

13、白粉為混合物，有效成分為Ca(ClO)2，又稱漂白精。,原理： Ca(ClO)2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2HClO,失效： Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HClO,(二)氯氣的用途,重要的化工原料，制造農(nóng)藥，合成鹽酸等，制造氯仿等有機(jī)溶劑，消毒。,二、鹵素單質(zhì)的性質(zhì),（一）鹵族元素的結(jié)構(gòu)特點及物理性質(zhì),氟,氯,溴,碘,非金屬性逐漸減弱,相同點：,最外層7個電子,易得一個電子，,不同點：,核電荷數(shù)遞增,電子層數(shù)遞增,原子半徑依次增大,得電子能力逐漸減弱,核電荷數(shù),電子層排布,元素符號,F,Cl,Br,I,9,17,35,53,2,7,2,8,7,

14、2,8,18,7,2,8,18.18,7,具氧化性,鹵素單質(zhì)主要物理性質(zhì),不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有機(jī)試劑,（二）鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),單質(zhì)都是活潑的非金屬，都能與金屬、非金屬、水、堿等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。,1.鹵素與金屬的反應(yīng),生成金屬鹵化物，按F2、Cl2、Br2、I2的順序反應(yīng)能力減弱。氟、氯能與絕大多數(shù)金屬直接化合，溴、碘在常溫下可與活潑金屬直接化合，與其它金屬需在加熱的條件下才能反應(yīng)。氟化物最穩(wěn)定，碘化物最不穩(wěn)定，穩(wěn)定性隨著氟化物、氯化物、溴化物、碘化物的順序遞減。化合價均為-1價。, + 2 MXn 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2 2Fe

15、+ 3Br2 2FeBr3 Cu + Br2 CuBr2 Fe + I2 FeI2 2Cu + I2 2CuI,2.鹵素與氫氣的反應(yīng),穩(wěn) 定 性 減 弱,酸 性 增 強(qiáng),鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)性質(zhì)的比較,3.鹵素與水的反應(yīng),2F2 + 2H2O = 4HF + O2 ,Br2、I2與水的反應(yīng)與Cl2相似，但比較微弱。反應(yīng)按F2、 Cl2、 Br2、I2逐漸減弱。,Br2 + H2O = HBr + HBrO,Cl2 + H2O = HCl + HClO,4.鹵素與堿的反應(yīng),生成鹵化物、次鹵酸鹽和水。反應(yīng)能力按F2、 Cl2、 Br2、I2逐漸減弱。,X2 + 2NaOH = NaX + NaXO

16、+ H2O,3 X2 + 6NaOH = 5NaX + NaXO3 + 3H2O (X=Cl、Br、I),5.鹵離子的檢驗,X酸化AgNO3溶液生成沉淀 (X= Cl 、r 、 I) Cl+ Ag+=AgCl(白) Br+ Ag+=AgBr(淺黃) （見光分解） I+ Ag+=AgI(黃) （人工降雨）,AgF無色可溶,6.相互間置換： 置換能力：F2Cl2Br2I2,Cl2+2Br= Br2 + 2Cl Cl2+2I= I2 + 2Cl Br2+2I= I2 + 2Br (鹵化氫與活潑鹵素間也可置換) I2遇淀粉變藍(lán)(KI淀粉試紙檢驗Cl2的存在),三、常見的金屬鹵化物,大多數(shù)金屬鹵化物都是白色晶體，熔點和沸點都比較高，易溶于水，具有鹽的同性。,氯化鈉（NaCl）：無色晶體，易溶于水。生理鹽水0.9，補(bǔ)液及傷口洗滌。,氯化鉀（KCl）：無色晶體，易溶于水。治療低鉀血癥。,氯化鈣（CaCl）：含結(jié)晶水的無色晶體，易溶于水。補(bǔ)鈣，抗過敏。,溴化鈉（NaBr）：無色晶體，易溶于水,易潮解。鎮(zhèn)