化學(xué)元素周期律

化學(xué)元素周期律2023/3/14第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日門(mén)捷列夫不自覺(jué)地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律，完成了科學(xué)史上一個(gè)勛業(yè)。——恩格斯19世紀(jì)中葉門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律2023/3/14第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一、原子核外電子的排布電子層(n)1234567字母表示能量KLMNOPQ低高核外電子排布規(guī)律1、電子總是盡先排布在能量較低的軌道。2、每層最多容納2n個(gè)電子。23、最外層電子不超過(guò)8個(gè)(K為最外層不超過(guò)2個(gè)),次外層不超過(guò)18個(gè),倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)電子。原子核核外電子原子大型體育場(chǎng)與螞蟻2023/3/14第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2．粒子的核外電子排布(1)表示方法——結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖包括原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)構(gòu)示意圖是用小圓圈和圓圈內(nèi)的符號(hào)及數(shù)字表示原子核及核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，弧線表示各電子層，弧線上的數(shù)字表示該電子層上的電子數(shù)，如2023/3/14第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)示意圖包括原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖。原子結(jié)構(gòu)示意圖中，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù)；離子結(jié)構(gòu)示意圖中，二者則不相等。例如：陽(yáng)離子：核外電子數(shù)<核電荷數(shù)；陰離子：核外電子數(shù)>核電荷數(shù)，其差值均為離子所帶的電荷數(shù)。3．原子結(jié)構(gòu)示意圖與離子結(jié)構(gòu)示意圖的比較2023/3/14第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1H11、寫(xiě)出1至20號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。2、總結(jié)1至18號(hào)原子結(jié)構(gòu)的特殊性。(1)原子中無(wú)中子的原子：(2)最外層有１個(gè)電子的元素：(3)最外層有２個(gè)電子的元素：(4)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素：(5)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)２倍的元素：H、Li、NaHe、Be、MgBe、ArC2023/3/14第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(6)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)３倍的元素：(7)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)４倍的元素：ONe與氬原子電子層結(jié)構(gòu)相同的陽(yáng)離子是:與氬原子電子層結(jié)構(gòu)相同的陰離子是:K+；Ca2+S2-

；Cl-2023/3/14第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日核外有10個(gè)電子的粒子:分子:原子：陽(yáng)離子:陰離子:CH4；NH3;H2O;HFNH4+;H3O+;Na+;Mg2+;Al3+O2-;F-;OH-Ne2023/3/14第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

1

2

氫

氦原子序數(shù)元素名稱(chēng)

元素符號(hào)

電子排布

化合價(jià)二、元素周期律請(qǐng)閱讀并比較表1-2中1~18號(hào)元素的有關(guān)數(shù)據(jù)，從中能找出什么規(guī)律？科學(xué)探究+1

0

門(mén)捷列夫的偉大創(chuàng)舉就是從這里開(kāi)始的。

祝您成功！HHe

1

2第一周期2023/3/14第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

3

4

5

6

7

8

9

10

鋰

鈹

硼

碳

氮

氧

氟

氖

原子序數(shù)元素名稱(chēng)

元素符號(hào)

電子排布

化合價(jià)LiBe

B

C

N

O

F

Ne2,12,22,32,42,52,62,72,8第二周期+1

+2+3+4-4+5-3-2-10

2023/3/14第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日11

12

13

14

15

16

17

18

鈉

鎂

鋁

硅

磷

硫

氯

氬

原子序數(shù)元素名稱(chēng)

元素符號(hào)

電子排布

化合價(jià)NaMg

Al

Si

P

S

Cl

Ar2,8,12,8,22,8,32,8,42,8,52,8,62,8,72,8,8第三周期主族元素的最高正化合價(jià)與最外層電子數(shù)有何關(guān)系？最高正價(jià)==最外層電子數(shù)最低負(fù)化合價(jià)數(shù)=8–最外層電子數(shù)+1

+2+3+4-4+5-3-2-10

+6+72023/3/14第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日思考并討論：

隨著原子序數(shù)的遞增，原子的核外電子層排布呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？元素的化合價(jià)呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)最高或最低化合價(jià)的變化

1~21

3~10

11~18218183+1+5-4-10+1+712+10-4-102023/3/14第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的電子層排布和化合價(jià)都呈周期性變化！元素的金屬性和非金屬性是否也隨原子序數(shù)的變化呈現(xiàn)周期性變化呢？疑問(wèn)2023/3/14第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日元素金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù):1.根據(jù)金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換出氫越容易,則金屬性越強(qiáng)。2.根據(jù)金屬元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性強(qiáng)弱。堿性越強(qiáng),則金屬元素的金屬性越強(qiáng)。3.根據(jù)對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)弱判斷。金屬陽(yáng)離子氧化性越弱，則元素金屬性越強(qiáng)。2023/3/14第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日元素非金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù):1.根據(jù)非金屬單質(zhì)與H2化合生成氫化物的難易或氫化物的穩(wěn)定性程度。越容易與H2化合,則生成的氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強(qiáng)。2.根據(jù)非金屬元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性強(qiáng)弱。酸性越強(qiáng),則元素的非金屬性越強(qiáng)。3.根據(jù)對(duì)應(yīng)陰離子還原性強(qiáng)弱判斷。陰離子還原性越弱，則元素非金屬性越強(qiáng)。以第三周期元素為例討論!2023/3/14第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日科學(xué)探究:取一小段鎂帶，用砂紙磨去表面的氧化膜,放入試管中。向試管中加入2mL水,并滴入2滴酚酞溶液。觀察現(xiàn)象。過(guò)一會(huì)兒加熱至水沸騰。觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)一現(xiàn)象化學(xué)方程式鎂與冷水反應(yīng)緩慢，滴入酚酞試液后不變色。加熱后鎂與沸水反應(yīng)較劇烈，產(chǎn)生較多氣泡，溶液變?yōu)榧t色。鎂的金屬性比鈉弱結(jié)論Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2△與金屬鈉對(duì)比2023/3/14第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

取鋁片和鎂帶，用砂紙擦去氧化膜,分別和2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)二鎂與鋁均能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡。但鎂反應(yīng)比鋁劇烈。鎂的金屬性比鋁強(qiáng)Mg+2HCl=MgCl2+H22Al+6HCl=2AlCl3+3H2科學(xué)探究:現(xiàn)象化學(xué)方程式結(jié)論2023/3/14第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日列表總結(jié)：NaMgAl單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)與冷水反應(yīng):與冷水反應(yīng)緩慢，與沸水反應(yīng)迅速、與酸反應(yīng)劇烈，放出氫氣。與酸反應(yīng)：最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性強(qiáng)弱

NaOH強(qiáng)堿Mg(OH)2

中強(qiáng)堿

Al(OH)3兩性氫氧化物

金屬性：Na>Mg>Al劇烈迅速2023/3/14第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日氧化物最高價(jià)氧化物的水化物元素14Si15P16S17ClSiO2P2O5SO3Cl2O7H2SiO3

H3PO4

H2SO4

HClO4硅酸磷酸硫酸高氯酸弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸更強(qiáng)酸

非金屬性：Si<P<S<Cl科學(xué)事實(shí)2023/3/14第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

非金屬性：Si<P<S<Cl氫化物化學(xué)式元素14Si15P16S17Cl化合條件穩(wěn)定性SiH4PH3H2SHCl高溫下少量反應(yīng)磷蒸氣，困難加熱反應(yīng)光照或點(diǎn)燃化合很不穩(wěn)定不穩(wěn)定較不穩(wěn)定穩(wěn)定科學(xué)事實(shí)2023/3/14第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可得出第三周期元素金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律:

NaMgAlSiPSCl

金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)用結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)解釋?zhuān)弘娮訉訑?shù)相同核電荷數(shù)增多原子半徑減小原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)同周期元素從左到右原子核對(duì)最外層電子的吸引力增強(qiáng)2023/3/14第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日思考用一句話概括一下元素性質(zhì)的變化情況元素周期律的內(nèi)容:隨著原子序數(shù)的遞增，元素性質(zhì)呈周期性的變化。元素周期律的實(shí)質(zhì):元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。小結(jié)：（量變質(zhì)變）2023/3/14第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(1)電子層數(shù)相同(即同周期)時(shí)，隨原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸減小。例如：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)(2)最外層電子數(shù)相同(即同主族)時(shí)，隨電子層數(shù)遞增原子半徑逐漸增大。例如：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)粒子半徑的比較原子半徑：2023/3/14第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日離子半徑(1)同種元素的離子半徑：r陰離子＞r原子＞r陽(yáng)離子，r低價(jià)陽(yáng)離子＞r高價(jià)陽(yáng)離子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)(2)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，半徑越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)(3)同主族帶相同電荷的離子，電子層數(shù)越多，半徑越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)；r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)2023/3/14第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日離子半徑(4)所帶電荷、電子層數(shù)均不同的離子半徑離子可選一種離子參照比較。例如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)可選r(Na＋)為參照，可知：r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)

2023/3/14第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日三、元素周期表和元素周期律的應(yīng)用1、元素的位、構(gòu)、性三者之間的關(guān)系及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)決定反映（1）結(jié)構(gòu)決定位置：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)

周期序數(shù)＝電子層數(shù)

主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)決定反映決定反映2023/3/14第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日最外層電子數(shù)和原子半徑原子得失電子的能力元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱單質(zhì)的氧化性、還原性強(qiáng)弱（2）結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)：

最外層電子數(shù)＝主族元素的最高正價(jià)數(shù)＝8－負(fù)價(jià)數(shù)2023/3/14第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（3）位置反映性質(zhì)：同周期：從左到右，遞變性同主族{相似性從上到下，遞變性（4）同周期、同主族元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的遞變規(guī)律及金屬元素、非金屬元素的分區(qū)：分界線左邊是金屬元素，分界線右邊是非金屬元素，最右一個(gè)縱行是稀有氣體元素。見(jiàn)下圖：2023/3/14第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次增大原子半徑依次增大失電子能力依次增強(qiáng)失電子能力依次增強(qiáng)非金屬性依次增強(qiáng)得電子能力依次增強(qiáng)得電子能力依次增強(qiáng)非金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)2023/3/14第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

1B

Al

SiGeAs

Sb

Te

2

3

4

5

6

7ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA

0

Po

At非金屬性逐漸增強(qiáng)

金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)

非金屬性逐漸增強(qiáng)2023/3/14第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

①根據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律可推知：金屬性最強(qiáng)的元素是銫（Cs）,位于第6周期第ⅠA族（左下角），非金屬性最強(qiáng)的元素是氟（F),位于第2周期第ⅦA族（右上角）。

②位于分界線附近的元素既有一定的金屬性，又有一定的非金屬性，如Al、Si、Ge等。

2、元素的化合價(jià)與位置、結(jié)構(gòu)的關(guān)系

（1）最高正價(jià)數(shù)＝主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)（2）最低負(fù)價(jià)數(shù)＝主族序數(shù)－8

＝最外層電子數(shù)－82023/3/14第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日元素周期律小結(jié)：2023/3/14第三十二