選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一單元第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)課件

1、一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表（1）能級(jí)組）能級(jí)組ns到到np為第為第n能級(jí)組，能級(jí)組，(n-1)d或或(n-2)f也屬于第也屬于第n能級(jí)能級(jí)組。組。不同能級(jí)組能量差別大，同不同能級(jí)組能量差別大，同一能級(jí)組內(nèi)各能級(jí)之間一能級(jí)組內(nèi)各能級(jí)之間能量差別小。能量差別小。電子進(jìn)入能級(jí)組的順序?yàn)椋弘娮舆M(jìn)入能級(jí)組的順序?yàn)椋簄s (n-2)f(n-1)dnp1 1、能級(jí)組和元素的周期能級(jí)組和元素的周期能級(jí)組對(duì)應(yīng)周期。能級(jí)組對(duì)應(yīng)周期。第第1周期僅周期僅1s能級(jí)。第能級(jí)。第n周周期期ns能級(jí)到能級(jí)到np能級(jí)。元素的能級(jí)。元素的外層電子結(jié)構(gòu)從外層電子結(jié)構(gòu)從ns1開(kāi)始到開(kāi)始到np6結(jié)束。結(jié)束。元素的

2、數(shù)目與能級(jí)組最多元素的數(shù)目與能級(jí)組最多能容納的電子數(shù)目一致。能容納的電子數(shù)目一致。（2）元素的周期）元素的周期 周期的劃分與能級(jí)組的劃分完全一致，每個(gè)能級(jí)組都獨(dú)自周期的劃分與能級(jí)組的劃分完全一致，每個(gè)能級(jí)組都獨(dú)自對(duì)應(yīng)一個(gè)周期。共有七個(gè)能級(jí)組，對(duì)應(yīng)一個(gè)周期。共有七個(gè)能級(jí)組， 所以共有七個(gè)周期。所以共有七個(gè)周期。價(jià)電子：化學(xué)反應(yīng)中原子芯部分的電子結(jié)構(gòu)不變化，改變的是價(jià)電子。價(jià)電子所處的電子層稱為價(jià)電子層。例：fe價(jià)層電子是3d64s2，ag的價(jià)層電子是4d105s1。族：周期表根據(jù)價(jià)層電子，把性質(zhì)相似的元素歸為一族。2 2、價(jià)層電子與族、價(jià)層電子與族（1）主族：周期表中共有）主族：周期表中共有ia

3、a 7個(gè)主族。個(gè)主族。 主族元素的價(jià)層電子：內(nèi)層軌道是全充滿的，主族元素的價(jià)層電子：內(nèi)層軌道是全充滿的，外層電子組態(tài)是外層電子組態(tài)是ns1到到ns2np5，外電子層同時(shí)又是，外電子層同時(shí)又是價(jià)層。外層電子的總數(shù)等于族數(shù)。價(jià)層。外層電子的總數(shù)等于族數(shù)。（2）零族：稀有氣體）零族：稀有氣體 ns2np6（3） 族：有三列元素，族：有三列元素，(n-1)d及及ns電子數(shù)和為電子數(shù)和為810；（4）副族：）副族：ibb 7個(gè)副族。個(gè)副族。特征：特征： (n-1)d或或 (n-2)f軌道填充電子，軌道填充電子， (n-2)f、(n-1)d和和ns都是價(jià)層。都是價(jià)層。bb族，族數(shù)等于族，族數(shù)等于 (n-1

4、)d及及ns電子數(shù)的總和；電子數(shù)的總和；ib、b族，完成族，完成(n-1)d10結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；ns電子數(shù)等于族數(shù)。電子數(shù)等于族數(shù)。 第第6、7周期，周期，b族是鑭系和錒系各族是鑭系和錒系各14個(gè)元個(gè)元素，電子結(jié)構(gòu)是素，電子結(jié)構(gòu)是(n-2)f軌道被填充并最終填軌道被填充并最終填滿，其滿，其(n-1)d軌道電子數(shù)為軌道電子數(shù)為1或或0。b族到族到b族元素的族元素的(n-2)f軌道全充滿，軌道全充滿，(n-1)d和和ns軌軌道的電子結(jié)構(gòu)與第道的電子結(jié)構(gòu)與第4、5周期相應(yīng)的副族元素周期相應(yīng)的副族元素類似。類似。3、元素分區(qū)： 據(jù)價(jià)電子，周期表為5個(gè)區(qū)。sdpfdss區(qū)：元素價(jià)層電子是區(qū)：元素價(jià)層電子是n

5、s1和和ns2，ia和和a族，活族，活潑金屬，易形成潑金屬，易形成+1或或+2價(jià)離子。沒(méi)有可變的氧價(jià)離子。沒(méi)有可變的氧化值。但化值。但h不是金屬元素，在化合物中的氧化不是金屬元素，在化合物中的氧化值是值是+1，在金屬氫化物中是，在金屬氫化物中是-1。p區(qū)：價(jià)層電子是區(qū)：價(jià)層電子是ns2np16，aa及及0族元素，族元素，大部分是非金屬，大部分是非金屬，0族是稀有氣體。元素多有族是稀有氣體。元素多有可變的氧化值。但可變的氧化值。但he的電子組態(tài)是的電子組態(tài)是1s2，屬稀，屬稀有氣體。有氣體。 d區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)為區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)為(n-1)d18ns2，有例外。，有例外。bb族元素，金屬，有多種

6、氧化值。族元素，金屬，有多種氧化值。ds區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)為區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)為(n-1)d10ns12，ib和和b族，族，它們都是金屬，一般有可變氧化值。它們都是金屬，一般有可變氧化值。f區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)區(qū)：價(jià)層電子組態(tài)(n-2)f014(n-1)d02ns2，鑭系和，鑭系和錒系。最外層電子數(shù)、次外層電子數(shù)大都相同，錒系。最外層電子數(shù)、次外層電子數(shù)大都相同，(n 2)層電子數(shù)目不同，每個(gè)系內(nèi)元素化學(xué)性層電子數(shù)目不同，每個(gè)系內(nèi)元素化學(xué)性質(zhì)極相似。都是金屬，有可變氧化值。質(zhì)極相似。都是金屬，有可變氧化值。 1234567ia viiiaiia iiia iva va via viiaiiib ivb

7、 vb vib viib viiib ib iib鑭系錒系 s 區(qū)區(qū)ns1ns2d 區(qū)區(qū)(n-1)d18ns2p 區(qū)區(qū)ns2np16f 區(qū)區(qū)(n-2)f014(n-1)d02ns2ds區(qū)區(qū)(n-1)d10ns12s s區(qū)區(qū)p p區(qū)區(qū)d d區(qū)區(qū)dsds區(qū)區(qū)f f區(qū)區(qū)nsns1-21-2nsns2 2npnp1-61-6（n-1n-1）d d1-91-9nsns1-21-2（n-1n-1）d d1010nsns1-21-2（n-2n-2）f f0-140-14（n-1n-1）d d0-20-2nsns2 2aa、aaaaaa和零族和零族bbbb和和族族bb、bb鑭系和錒系鑭系和錒系4、過(guò)渡元素全部

8、副族元素都稱為過(guò)渡元素。包括d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素。其中鑭系和錒系元素稱為內(nèi)過(guò)渡元素過(guò)渡元素原子的最外層電子數(shù)較少，除鈀外都只有12個(gè)電子，所以它們都是金屬元素。它們的(n-1)d軌道未充滿或剛充滿，或f軌道也未充滿，所以在化合物中常有多種氧化值，性質(zhì)與主族元素有較大的差別。二、元素周期律二、元素周期律 元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化變化元素周期律元素周期律（1）共價(jià)半徑）共價(jià)半徑rc：?jiǎn)钨|(zhì)分子中，共價(jià)：?jiǎn)钨|(zhì)分子中，共價(jià)單鍵結(jié)合的兩原子核間距離的一半單鍵結(jié)合的兩原子核間距離的一半（2）van der waals半徑半徑rv：?jiǎn)钨|(zhì)分子：?jiǎn)钨|(zhì)分子

9、晶體中相鄰分子間兩個(gè)非鍵合原子核晶體中相鄰分子間兩個(gè)非鍵合原子核間距離的一半間距離的一半（3）金屬半徑是指金屬單質(zhì)的晶體）金屬半徑是指金屬單質(zhì)的晶體中相鄰兩個(gè)原子核間距離的一半中相鄰兩個(gè)原子核間距離的一半1、原子半徑（r）主族元主族元素素125 132 145 161 r/pm cr v ti sc 第四周期元素 元素的原子半徑變化趨勢(shì)137 143 159 173 r/pm wta hf lu 第六周期元素146 143 160 181 r/pm mo nb zr y 第五周期元素 鑭系元素從左到右，原子半徑減小幅度更小，這是由于新增加的電子填入倒數(shù)第三層上，對(duì)外層電子的屏蔽效應(yīng)更大，外層電

10、子所受到的 z* 增加的影響更小。鑭系元素從鑭到鐿整個(gè)系列的原子半徑減小不明顯的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。主族元素：從左到右 r 減?。ǔ∮袣怏w）； 從上到下 r 增大。過(guò)渡元素：從左到右r 緩慢減小； 從上到下r略有增大。 相鄰元素原子半徑減小的平均幅度是：相鄰元素原子半徑減小的平均幅度是：非過(guò)渡元素非過(guò)渡元素過(guò)渡元素過(guò)渡元素內(nèi)過(guò)渡元素內(nèi)過(guò)渡元素10pm 5pm 1pm2、電離能11molkj2 .520 )g(lieli(g)i（1）概念：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化）概念：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)帶一個(gè)正電荷的正離子所需要的能量稱為為氣態(tài)基態(tài)帶一個(gè)正電荷的正離子所需要

11、的能量稱為第一電離能，用第一電離能，用 i 1表示。表示。e+ (g) - e- e 2+ (g) i 2e (g) - e- e+ (g) i 1例如：例如：1332molkj11815 )g(lie(g)lii122molkj1 .7298 )g(lie(g)lii同理同理i1i2i3. 因?yàn)閺脑又腥∽唠娮泳杼峁┠芰浚噪婋x因?yàn)閺脑又腥∽唠娮泳杼峁┠芰?，所以電離勢(shì)均為正值。且勢(shì)均為正值。且i越大，原子越難失去電子。越大，原子越難失去電子。對(duì)同一原子：對(duì)同一原子： i1i2i3陽(yáng)離子中核電荷數(shù)核外電子數(shù)陽(yáng)離子中核電荷數(shù)核外電子數(shù) 核對(duì)核外電子的吸引力更大，再繼續(xù)失去電子更核對(duì)核外電

12、子的吸引力更大，再繼續(xù)失去電子更難。故正電荷越高，難。故正電荷越高，ii越大。這里同時(shí)也包含了半徑越大。這里同時(shí)也包含了半徑對(duì)對(duì)ii的影響。的影響。(2)影響因素影響因素a、原子半徑、原子半徑：原子半徑越大，電離能越小。原子半徑越大，電離能越小。b、核電荷數(shù)、核電荷數(shù)：核電荷數(shù)越大，對(duì)電子的吸引力越大，核電荷數(shù)越大，對(duì)電子的吸引力越大，i i越大。越大。同周期元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右，有效核電荷增同周期元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右，有效核電荷增大，原子半徑減小，和對(duì)外層電子的吸引能力加大，越不易大，原子半徑減小，和對(duì)外層電子的吸引能力加大，越不易失去電子，故失去電子，故i i越大（

13、總趨勢(shì)）。越大（總趨勢(shì)）。c、電子構(gòu)型、電子構(gòu)型：全充滿、半充滿全充滿、半充滿i ii i較大。因?yàn)槿錆M和半充較大。因?yàn)槿錆M和半充滿的電子構(gòu)型較為穩(wěn)定（相對(duì)于相鄰原子）。滿的電子構(gòu)型較為穩(wěn)定（相對(duì)于相鄰原子）。:加呈現(xiàn)出周期性變化電離能隨原子序數(shù)的增（3）電離勢(shì)的周期性變化）電離勢(shì)的周期性變化每個(gè)周期的第一個(gè)元素每個(gè)周期的第一個(gè)元素( (氫和堿金屬氫和堿金屬) )第一電離能最小，最后第一電離能最小，最后一個(gè)元素一個(gè)元素( (稀有氣體稀有氣體) )的第一電離能最大。的第一電離能最大。從第一周期到第六周期，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從從第一周期到第六周期，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大

14、的周期性變化，而且，隨周期序數(shù)增大，在大體上呈小到大的周期性變化，而且，隨周期序數(shù)增大，在大體上呈現(xiàn)第一電離能變小的趨勢(shì)（現(xiàn)第一電離能變小的趨勢(shì)（hehe、nene、arar、krkr、xexe、rnrn第一電第一電離能逐個(gè)降低，離能逐個(gè)降低，h h、lili、nana、k k、rbrb、cscs的第一電離能也逐個(gè)的第一電離能也逐個(gè)降低，盡管后幾個(gè)堿金屬的電離能相差不大降低，盡管后幾個(gè)堿金屬的電離能相差不大k k：418.6418.6；rbrb：402.9402.9；cscs：375.6375.6；frfr：約：約375kj/mol375kj/mol）。）。第一電離能大小是堿金屬最活潑而稀有氣

15、體最不活潑的最主第一電離能大小是堿金屬最活潑而稀有氣體最不活潑的最主要原因。要原因。a、同周期元素、同周期元素 自左向右，核電荷增大，原子半徑減小，電離自左向右，核電荷增大，原子半徑減小，電離勢(shì)依次遞增。但有起伏，呈鋸齒狀增加。對(duì)于過(guò)渡元素，增大勢(shì)依次遞增。但有起伏，呈鋸齒狀增加。對(duì)于過(guò)渡元素，增大的較為緩慢。的較為緩慢。例如：例如： li be b c n o f ne原子半徑：原子半徑： 123 89 88 77 70 66 64 131i1(ev): 5.39 9.32 8.30 11.26 14.53 13.62 17.42 21.56 a a ns2 ns2np3 全滿、半滿穩(wěn)定。全

16、滿、半滿穩(wěn)定。b、同族元素、同族元素 自上而下，電子層數(shù)增大的影響大于核電荷數(shù)增自上而下，電子層數(shù)增大的影響大于核電荷數(shù)增大的影響，原子半徑增大，電離能依次減小。主族明顯，副族大的影響，原子半徑增大，電離能依次減小。主族明顯，副族變化緩慢。變化緩慢。（3）電離勢(shì)的應(yīng)用）電離勢(shì)的應(yīng)用 右圖表示元素右圖表示元素x x的頭五級(jí)電離能的對(duì)數(shù)的頭五級(jí)電離能的對(duì)數(shù)值，試推測(cè)值，試推測(cè)x x可能是哪些元素？可能是哪些元素？ x可能是可能是mg、ca、sr或或ba 3、元素的電負(fù)性 （1）概念：分子中的原子吸引成鍵電子的相對(duì)能力，用符號(hào)x表示。鮑林（鮑林（pauling）電負(fù)性）電負(fù)性px： 1932,193

17、2,其根本依據(jù)是化學(xué)鍵能。這是最先從熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中整理得其根本依據(jù)是化學(xué)鍵能。這是最先從熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中整理得出的一套電負(fù)性數(shù)據(jù)。鮑林指定最活潑的非金屬元素出的一套電負(fù)性數(shù)據(jù)。鮑林指定最活潑的非金屬元素f f的電負(fù)性為的電負(fù)性為4.04.0，lili的電負(fù)性為的電負(fù)性為1.01.0，然后以其為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)比較得到其它元素的電負(fù)性，然后以其為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)比較得到其它元素的電負(fù)性，叫做元素的相對(duì)電負(fù)性。叫做元素的相對(duì)電負(fù)性。 h2.1li be b c n o f1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0na mg al si p s cl0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5

18、3.0k ca sc ti v cr mn fe co ni cu zn ga ge as se br 0.8 1.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.9 1.9 1.9 1.6 1.6 1.8 2.0 2.4 2.8rb sr y zr nb mo tc ru rh pd ag cd in sn sb te i0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1 2.5cs ba la-lu hf ta w re os ir pt au hg tl pb bi po at0.7 0.9 1.0-1.2 1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.9 1.9 2.0 2.2fr ra ac-no0.7 0.9 1.1-1.3 同一周期從左到右元素電負(fù)性遞增；同一主族中從上到下元素電負(fù)性遞減。副族元素電負(fù)性沒(méi)有明顯變化規(guī)律。 金屬元素電負(fù)性一般小于1.8。但電負(fù)性小于或大于1.8并不是區(qū)分金屬和非金屬的嚴(yán)格界限。（2）變化規(guī)律：周期性變化）變化規(guī)律：周期性變化 x越大，非金屬性越強(qiáng)，氧化劑；越大，非金屬性越強(qiáng)，氧化劑；x越小，則金屬性越強(qiáng)，還越