1.2.1原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（第1課時原子結(jié)構(gòu)與元素周期表）課件高二下學期化學人教版選擇性必修2

組織建設第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（第1課時原子結(jié)構(gòu)與元素周期表）第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)衡陽市八中高二化學備課組

何燁學習

目標PART01PART02構(gòu)造原理與元素周期律PART03構(gòu)造原理元素周期律一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，按相對原子質(zhì)量從小到大的順序?qū)⒃嘏帕衅饋恚玫揭粋€元素序列，并從最輕的元素氫開始進行編號，稱為原子序數(shù)。這個序列中的元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生周期性的重復，這一規(guī)律被門捷列夫稱作元素周期律。1913年，英國物理學家莫塞萊證明原子序數(shù)即原子核電荷數(shù)。隨后元素周期律表述為元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變。元素的這一按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列稱為元素周期系。原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表門捷列夫莫塞萊②元素周期系：元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)(原子序數(shù))遞增發(fā)生周期性遞變的規(guī)律。元素按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列③元素周期表：呈現(xiàn)元素周期系的表格原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)①元素周期律：1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表(1)含義：

(2)元素周期系形成原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外電子的排布發(fā)生周期性的重復。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表規(guī)律：元素周期表中隨著核電荷數(shù)的遞增，每出現(xiàn)堿金屬元素就開始給一個新周期，并開啟一個新的能層，隨核電荷數(shù)增多，最后以稀有氣體結(jié)束，形成一個完整的周期。元素周期律、元素周期系和元素周期表元素周期律元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變元素周期系元素按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列元素周期表呈現(xiàn)元素周期系的表格元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣。一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表指導體現(xiàn)元素周期系元素周期律元素周期表門捷列夫短式周期表編排的依據(jù)：原子序數(shù)是相對原子質(zhì)量大小的順序序列兩行第八族三張有重要歷史意義的元素周期表科學史話1869年，門捷列夫制作了歷史上第一張周期表，圖1-14是該表的修訂版，又稱短式周期表。門捷列夫周期表最重要的特征是從第四周期開始每個周期截成兩截，第1~7族分主副族，第八族稱為過渡元素（第八族是鐵、鈷、鎳等“三素組”)。至今，仍在使用主副族和第八族等名詞，但有些概念是不同的，如過渡元素等。（3）三張有重要歷史意義的元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

①門捷列夫—短式周期表………H…HeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMo…RuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaCeNdPr……SmEuGdTbHoErTmYb……TaW…OsIrPtAuHgTlPbBi…………RaLaαTh……………U…………Ac………………………………PbαBiαTeα……維爾納1905年

特長式周期表確定了前五周期的元素種類Be、Mg的位置與現(xiàn)今周期表不同三張有重要歷史意義的元素周期表1905年，配位化學鼻祖維爾納制作了一張周期表，如圖1-15所示。維爾納周期表是特長式周期表，每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、繃系和鋼系，各有各的位置，同族元素上下對齊，盡管當時銅系和鋼系的概念尚未形成，不知道它們有多少種元素。維爾納周期表前五個周期的元素種類被完全確定——2、8、8、18、18，但第六、第七周期因锎系和鋼系元素種類未知而未定?，F(xiàn)今的元素周期表與維爾納周期表相似，但也有差異，如維爾納周期表中Be

、Mg

的位置與現(xiàn)今周期表不同。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

②維爾納—長式周期表三張有重要歷史意義的元素周期表玻爾玻爾已經(jīng)開始用原子結(jié)構(gòu)來解釋元素周期系，他把21-28、39-46等元素用方框框起來，因為這些框內(nèi)元素的原子新增的電子是填入內(nèi)層軌道的。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關元素（同族元素），這是因為玻爾已經(jīng)知道，他們的價電子數(shù)相等。1922年，玻爾獲諾貝爾獎時做了題為“原子結(jié)構(gòu)”(TheStructureoftheAtom）的報告，其中有一張周期表，如圖1-16所示。它是1895年湯姆孫周期表的改進版。在玻爾所作的改進中，特別重要之處是把21~28、39~46等元素用方框框起。這是因為玻爾用原子結(jié)構(gòu)來解釋周期系了，他已經(jīng)認識到，這些框內(nèi)元素的原子新增加的電子是填入內(nèi)層軌道的。玻爾已經(jīng)得知鑭(

La)后14種元素基態(tài)原子有4f電子，也用方框框起，而且第六周期為32種元素，但第七周期元素所知甚少。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關元素（同族元素），這是因為玻爾已經(jīng)知道，它們的價電子數(shù)相等。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

③波爾元素周期表形形色色的元素周期表例1、為紀念門捷列夫發(fā)表第一張元素周期表(部分如下)150周年，聯(lián)合國宣布2019年為“國際化學元素周期表年”，關于下表的說法正確的是()A、表中數(shù)字代表元素的原子序數(shù)B、表中元素的排列依據(jù)是元素的原子結(jié)構(gòu)C、推測表中“？＝70”指代的元素的最高化合價為＋4D、每一縱列都對應現(xiàn)在常用的元素周期表中的一族C周期序數(shù)起止元素包括元素種數(shù)核外電子層數(shù)1H~He21234567Fr~Og7通過必修階段的學習，我們已經(jīng)知道周期序數(shù)=______________。電子層數(shù)如何從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋每一周期包括的元素種數(shù)？如何從原子結(jié)構(gòu)角度解釋族（特別是副族）的劃分依據(jù)？Li~NeNa~ArK~KrRb~XeCs~Rn881818323223456溫故知新2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表規(guī)律1：除第一周期外，其余各周期從ns1開始，以ns2np6結(jié)束，即從堿金屬元素開始，以稀有氣體元素結(jié)束。（1）根據(jù)構(gòu)造原理，除第一周期外，元素周期表中每一周期的第一個元素是什么元素最后一個元素是什么元素最外層電子排布式有什么特點118Og（2）根據(jù)構(gòu)造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結(jié)構(gòu)。例如，可以解釋元素周期系中的每個周期的元素種類數(shù)，具體如下：1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f

→6d→7p2.構(gòu)造原理與元素周期表周期價電子排布各周期的能級對應能級組最多容納電子數(shù)元素種類第ⅠA族0族一1s11s21s22二2s12s22p62s、2p88三3s13s23p63s、3p88四4s14s24p64s、3d、4p1818五5s15s25p65s、4d、5p1818六6s16s26p66s、4f、5d、6p3232七7s17s27p67s、5f、6d、7p3232從ns能級開始以np結(jié)束遞增的核電荷數(shù)（或電子數(shù)）就等于每個周期里的元素數(shù)。規(guī)律2：周期外圍電子排布能級組各原子軌道能級組原子軌道所容納電子數(shù)周期中所含元素種類ⅠA0一1s11s2二2s12s22p6三3s13s23p6四4s14s24p6五5s15s25p6六6s16s26p6七7s17s27p6二、構(gòu)造原理與元素周期表1．核外電子排布與周期的關系（填表）【探索與發(fā)現(xiàn)】通過上表你發(fā)現(xiàn)核外電子排布與周期的哪些關系？1s2s、2p3s、3p4s、3d、4p5s、4d、5p6s、4f、5d、6p7s、5f、6d、7p2881818323228818183232①各周期均

s軌道開始,以填充滿p

軌道結(jié)束。(除第一周期外)每周期第一個元素最外層電子排布式為ns1(n表示電子層數(shù))每周期最后一個元素最外層電子排布式為ns2np6（除第一周期1s2）②周期所含元素數(shù)目＝相應能級組最多容納的電子數(shù)（3）若以一個方格代表一種元素，每個周期排一個橫排，并按s、p、d、f分段，左側(cè)對齊，可得到怎樣的元素周期表？左對齊的周期表一二三四五六七sssppssppddssppddff1s1[He]2s1

[Ne]3s11s2[He]2s22p6[Ne]3s23p6[Ar]4s1[Ar]

3d104s24p6[Kr]5s1[Kr]

4d105s25p6[Xe]6s1[Xe]

4f145d106s26p6[Rn]7s1[Rn]

5f146d107s27p6(2種)(8種)(8種)(18種)(18種)(32種)(32種)【思考】怎樣將該表變成我們現(xiàn)在教材上的元素周期表？（3）若以一個方格代表一種元素，每個周期排一個橫排，并按s、p、d、f分段，左側(cè)對齊，可得到怎樣的元素周期表？123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅣAⅤAⅥAⅦAⅢA0特長式周期表

P201950年國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)推薦了一張元素周期表，書末的元素周期表就是參照其新版制作的。請問：怎樣將上圖變成書末的元素周期表？

思考與討論

按原子序數(shù)遞增的順序?qū)㈦娮幽軐酉嗤脑嘏懦蓹M排，

將價層電子數(shù)相同的元素排成縱列，得特長式周期表。

然后將57－71號元素、89－103號元素抽出來單獨放在主表的下方（鑭系和錒系）作為副表，它們合在一起分別占據(jù)主表的57格和89格，得書末周期表。2.構(gòu)造原理與元素周期表ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBsddspfns1ns2ns2np1ns2np5ns2np6(n-1)d1~10ns1~2(除鑭系和錒系）(n-1)d10ns1~2過渡金屬(n-1)d1~10ns1~2(除鑭系和錒系）電子填充的最后一個能級是s能級電子填充的最后一個能級是d能級電子填充的最后一個能級是p能級先填滿了(n-1)d能級而后填充ns能級二、構(gòu)造原理與元素周期表【溫故而知新】你知道那些族是按照什么依據(jù)劃分的嗎？【友情提醒】請觀察元素周期表中同一族元素的價電子排布規(guī)律。⑴劃分依據(jù)：與原子的價電子排布密切相關。⑵規(guī)律ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBVIIIⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0ns1ns2(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2(n-1)d5ns1(n-1)d6ns2(n-1)d7ns2(n-1)d8ns2(n-1)d5ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2np6(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2【思考】你發(fā)現(xiàn)了什么？ⅠA01s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1s22s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p52s22p63s13s2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB3s23p13s23p23s23p33s23p43s23p53s23p64s14s23d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s24s24p14s24p24s24p34s24p44s24p54s24p61～36號元素的基態(tài)原子的價層電子排布式二、構(gòu)造原理與元素周期表ns1~2ns2np6(n-1)d1~10ns1~2金屬元素，也稱過渡元素ns2np1~5多數(shù)是非金屬元素金屬元素根據(jù)構(gòu)造原理，最后一個電子填充在_____和_____軌道稱為主族元素，最后一個電子填充在_____軌道稱為副族元素。spdⅠA01s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1s22s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p52s22p63s13s2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB3s23p13s23p23s23p33s23p43s23p53s23p64s14s23d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s24s24p14s24p24s24p34s24p44s24p54s24p61～36號元素的基態(tài)原子的價層電子排布式1、價層電子排布與主族有什么關系？2、價層電子排布與過渡元素有什么關系？二、構(gòu)造原理與元素周期表主族元素的價層電子排布式ns1~2、ns2np1~6主族元素的價層電子數(shù)=族序數(shù)過渡元素的價層電子排布通式為(n-1)d1~10ns1~2(鑭系和錒系除外)ⅢB→ⅦB，價層電子數(shù)=族序數(shù)ⅠB→ⅡB，ns電子數(shù)=族序數(shù)①主族元素：②過渡元素：③稀有氣體：稀有氣體的價電子排布式為1s2或ns2np6。ⅠB～ⅡB族(n－1)d10ns1～2族序數(shù)=最外層電子數(shù)ⅢB～ⅦB族

(n－1)d1～5ns1～2族序數(shù)=價電子數(shù)主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=價電子數(shù)判斷元素所在的族3、區(qū)的劃分(1)依據(jù)元素金屬性與非金屬性非金屬22種，位于右上角。按金屬元素與非金屬元素分區(qū)沿著周期表中硼、硅、砷、碲、砹與鋁、鍺、銻、釙之間畫一條線，線的左邊是金屬元素（氫除外），線的右邊是非金屬元素。在元素周期表中位于金屬和非金屬分界線上的元素兼有金屬和非金屬的性質(zhì)，位于此處的元素（如硼、硅、鍺、砷、銻等）常被稱為半金屬或類金屬（一般可用作半導體材料）。(2)依據(jù)電子排布最后填入電子的能級符號（ds區(qū)除外）ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p區(qū)3s區(qū)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d區(qū)ds區(qū)567鑭系f區(qū)錒系元素周期表分5個區(qū)ⅠA與ⅡA共兩族兩列價電子層：ns1或2(n≥1)注意①我們的教材，He(1s2p區(qū))②除H外，都是金屬元素ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p區(qū)3s區(qū)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d區(qū)ds區(qū)567鑭系f區(qū)錒系(除ds區(qū))元素周期表5個分區(qū)ⅢA至ⅦA及零族共六族六列價電子層:ns2

np1-6(n≥2),注意①He在p區(qū)，但它無p電子②以非金屬元素為主ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p區(qū)3s區(qū)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d區(qū)ds區(qū)567鑭系f區(qū)錒系元素周期表5個分區(qū)ⅢB至ⅦB和Ⅷ族共六族八列(鑭系和錒系屬f區(qū))價電子層:(n-1)d1-9ns1-2注意①特例：46Pd4d10(不合規(guī)則)②均為金屬元素ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p區(qū)3s區(qū)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d區(qū)ds區(qū)567鑭系f區(qū)錒系元素周期表5個分區(qū)ⅠB、ⅡB共兩族兩列價電子層：(n-1)d10ns1或2注意①價電子總數(shù)=所在的列序數(shù)②均為金屬元素，d軌道全充

滿，一般不成鍵。ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p區(qū)3s區(qū)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d區(qū)ds區(qū)567鑭系f區(qū)錒系元素周期表5個分區(qū)鑭系與錒系價電子層(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2注意最外層電子數(shù)基本相同，((n-1)d相同，一般(n-2)f不同)因此化學性質(zhì)相似。

【討論】P21（1）為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素價層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式。副族元素介于s區(qū)元素（主要是金屬元素）和p區(qū)元素（主要是非金屬元素）之間，處于由金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此副族元素又稱為過渡元素。過渡元素價層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)的關系是：第IIIB族—第VIIB族元素:價層電子數(shù)=族序數(shù)；價層排布(n-1)d1-5ns1-2第VIII族有3列元素，其族序數(shù)=該族的第1列元素的價層電子數(shù)；

Ⅷ族價層排布(n-1)d6-10ns1-2第IB族—第IIB族元素：族序數(shù)=最外層電子數(shù)。價層排布(n-1)d10ns1-2。過渡元素的價層電子排布通式為(n－1)d1～10ns1～2（除鑭系和錒系）。3.元素周期表的分區(qū)【討論】P21（2）按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區(qū)，如圖1-19所示。除ds區(qū)外，各區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級的符號。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個列？為什么s區(qū)（除氫元素）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？圖1-19元素周期表分區(qū)的簡圖s區(qū)有2列，d區(qū)有8列，p區(qū)有6列。s區(qū)元素的價層電子排布通式為ns1～2，d區(qū)元素的價層電子排布通式為(n－1)d1～9ns1～2，ds區(qū)元素的價層電子排布通式為(n－1)d10ns1～2，它們的最外層電子數(shù)均不超過2，在化學反應中容易失去電子，所以s區(qū)（除氫元素外）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。3.元素周期表的分區(qū)(Pd除外)【討論】P21（3）處于非金屬與金屬分界線上的元素常被稱為半金屬或類金屬，為什么？由于處于非金屬與金屬分界線上的元素既能表現(xiàn)出一定的非金屬性，又能表現(xiàn)出一定的金屬性，因此這些元素常被稱為半金屬或類金屬。（在后續(xù)電負性學習之后，我們會有更深的理解。）3.元素周期表的分區(qū)【討論】P21（4）在周期表里找出Cr和Cu的價層電子。它們的電子排布符合構(gòu)造原理嗎？此外還有哪些元素的基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理？

Cr的價層電子排布式為3d54s1，Cu的價層電子排布式為3d104s1，不符合構(gòu)造原理（它們的3d軌道達到半充滿或全充滿結(jié)構(gòu)，是一種能量較低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）。此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基態(tài)原子電子均不符合構(gòu)造原理。3.元素周期表的分區(qū)探究【討論】P21（5）預言119號元素基態(tài)原子最外層電子排布；預言第八周期有多少種元素。

119號元素的基態(tài)原子最外層電子排布為8s1。第八周期應有50種元素。[Og]8s1[Og]

5g186f147d108s28p6(50種)3.元素周期表的分區(qū)Al——在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的。對角線規(guī)則LiBeMgSiB4.對角線規(guī)則①對角線規(guī)則是從相關元素及其化合物的許多性質(zhì)中總結(jié)出來的經(jīng)驗規(guī)則，不是定理。②相似性：例如Li、Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物分別為Li2O和MgO；鈹和鋁的氫氧化物均為兩性氫氧化物；B和Si的含氧酸都是弱酸。對角線規(guī)則：元素周期表中的某些主族元素其某些性質(zhì)與右下方元素相似。與酸反應與堿反應單質(zhì)氧化物氫氧化物如鈹、鋁兩元素的性質(zhì)相似性小結(jié)1：元素周期系元素周期表構(gòu)造原理呈現(xiàn)的表格7橫行七周期ss→ps→d→p一周期二、三周期四、五周期六、七周期s→f→d→p18縱列七主族七副族一Ⅷ族一零族同族元素價層電子數(shù)相等分區(qū)電子填入的最后能級s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表分區(qū)元素分布價層電子排布元素性質(zhì)特點s區(qū)ⅠA族、ⅡA族p區(qū)ⅢA族~ⅦA族、0族d區(qū)ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族ds區(qū)ⅠB族、ⅡB族f區(qū)鑭系、錒系小結(jié)2：ns1~2ns2np1~6(He除外)(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)(n-1)d10ns1~2(n-2)f0~14

(n-1)d0~2ns2除氫外都是活潑金屬元素最外層電子參與成鍵(0族元素一般不考慮)次外層d能級中的電子不同程度地參與化學鍵的形成金屬元素鑭系元素化學性質(zhì)相近；錒系元素化學性質(zhì)相近一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表(1)除短周期外,其他周期均有18種元素(

)(2)堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素(

)(3)在元素周期表中,所有非金屬都位于p區(qū)(

)(4)價電子數(shù)與最高化合價相等的元素一定是主族元素(

)(5)次外層全充滿而最外層有不成對電子的元素一定是主族元素 (

)(6)元素周期表5個區(qū)中都有金屬元素 (

)

√

1.判