第二节原子结构与性质

1、一、元素周期表的结构周期周期短周期短周期长周期长周期第第1周期：周期：2 种元素种元素第第2周期：周期：8 种元素种元素第第3周期：周期：8 种元素种元素第第4周期：周期：18 种元素种元素第第5周期：周期：18 种元素种元素第第6周期：周期：32 种元素种元素不完全周期不完全周期第第7周期：周期：26种元素种元素镧镧57La 镥镥71Lu 共共15 种元素称镧系元素种元素称镧系元素锕锕89Ac 铹铹103Lr 共共15 种元素称锕系元素种元素称锕系元素周期序数周期序数 = = 电子层数（能层数）电子层数（能层数） （横行）（横行） 族族主族：主族：副族：副族：A , A , A , A ,A

2、 , A , A 第第VIII 族：族：稀有气体元素稀有气体元素主族序数主族序数= =最外层电子数最外层电子数= =价电子数价电子数 = =最高正价数最高正价数（纵行）（纵行） 零族：零族：共七个主族共七个主族B , B , B , B ,B , B , B 共七个副族共七个副族三个纵行三个纵行(8、9、10），位于），位于 B 与与B中间中间 二、元素周期表的结构复习回忆复习回忆元素周期表的结构：元素周期表的结构： 七主七副七周期，七主七副七周期， 族零族镧锕系。族零族镧锕系。三、原子的电子构型和元素的分区TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhI

3、rMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAcsddspf分区依据：最后一个电子排入的能级不同（除ds区）s区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和 IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。d区元素：包含第IIIB族到VIII族元素，电子构型是(n-1)d19n

4、s12最外层电子数皆为12个，均为金属元素，性质相似。 ds区元素：包括IB族和IIB族元素，价电子构型是(n-1)d10ns12，均为金属元素 。f区元素：最后一个电子排入(n-2)f能级，包括镧系和锕系元素，均为金属。【思考】为什么s区、d区、ds区和f区的元素都是金属（氢元素除外）？p区元素：最外层电子构型从ns2np1ns2np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiA

5、sSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH【思考】为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？ 由于元素价电子层结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的。同周期元素由左向右非金属逐渐增强，金属性逐渐减弱；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。结果使元素周期表右上角区域主要呈现非金属性。【思考】为什么处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属？ 由于元素金属性和非金属性间没严格的界限，处于非金属三角边缘的元素既能表现出一定的金属性、又能表现出一定的非金属性。1、原子半径同种元素的原子

6、以共价键连接时核间距离的一半共价半径：相邻原子的平均核间距二、元素周期律元素的性质随核电荷数增加发生周期性的递变【思考】原子半径由哪些因素决定？ 电子层数 核电荷数 电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大 核电荷数越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小【思考】元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势又如何？应如何理解这种趋势？同一纵行元素的原子与相应离子的半径变化。原子半径 相应阳离子离子半径电子排布相同的离子，离子半径随着核电荷数的递增而减小。【思考】试比较 O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半径大小？

7、NaMgAlOF【思考】试比较O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小？O2-F- Na+ Mg2+ Al3+【思考】试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小？S2-Cl- Na+Mg2+ （1）最高正化合价+ 负化合价 = 8（或2） 最高正价等于最外层电子数（氟、氧元素无最高正价）（2）金属与非金属元素的化合价的典型差异金属只显正价非金属既显正价又显负价，通常负价唯一主族元素的化合价的周期性变化的规律2、电离能第一电离能（I1）：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。第二电离能（I2）：从气态基态一价正离子失去一个电子转化为气

8、态基态二价正离子所需要的最低能量。第三电离能（I3）？电离能的大小反映了原子失去电子的难易。决定电离能大小的因素：核电荷数原子半径（1）概念：kJ/mol 第一电离能越小，越易失电子，金属越活泼。（2）元素的第一电离能变化规律【思考】预测同主族元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小 。 【思考】预测同周期元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？同周期元素，从左往右第一电离能总体呈增大趋势。 电子亚层结构为全满、半满时较相邻元素要大。即第 A 族、第 A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。 电离能的意义：电离能的意义： 电离能是衡量气态

9、原子电离能是衡量气态原子失去电子难易失去电子难易的物理量。的物理量。元素的电离能元素的电离能越小越小，表示气态时越容，表示气态时越容易失去易失去电子，即电子，即元素在气态时的元素在气态时的金属性越强金属性越强。判断原子失去电子的数目或形成的阳离子的电荷判断原子失去电子的数目或形成的阳离子的电荷5、电负性 元素的原子在分子中吸引键合电子能力的相对大小。 电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。 键合电子：原子中用于形成化学键的电子。（又称：价电子价电子）（1）概念 鲍林（美国，1901-1994）H2.1Li1.0Na0.9K0.8Rb0.8Cs0.7Be1.5Mg1.2Ca1.0Sr1.0B

10、a0.9B2.0Al1.5Ga1.6In1.7Tl1.8C2.5Si1.8Ge1.8Sn1.8Pb1.9N3.0P2.1As2.0Sb1.9Bi1.9O3.5S2.5Se2.4Te2.1Po2.0F4.0Cl3.0Br2.8I2.5At2.2【思考】观察主族元素的电负性数据（以F=4.0和Li=1.0作为相对标准，稀有气体未计），元素的电负性有何变化趋势？Na Mg Al Si P S Cl主族电负性的周期性变化Li Na K Rb Cs F Cl Br I At 同一周期，从左到右电负性递增。同一主族，从上到下，电负性递减。（2）电负性的变化规律金属性非金属性 与H2反应的条件及生成氢化物的

11、稳定性最高价氧化物对应水化物的酸性强弱相互置换 与水或酸反应，置换出H2的难易 最高价氧化物的水化物碱性强弱相互置换电负性的大小可用于衡量元素的金属性和非金属性的 强弱。金属电负性小于1.8非金属电负性大于1.8类金属电负性在1.8左右，兼有金属和非金属的性质 金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小； 非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo【思考】元素周期表中，同周期的主族元素、同主族元素的金属性和

12、非金属性如何变化？（3）金属性和非金属性原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大非金属性依次增强非金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强 电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正价； 电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。电负性数值大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力大小。【练习】请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断化合物中化合价为正值的元素？ CH4、NaH、NF3、NH3、SO2、H2S、ICl、HBr通过成键元素间电负性的差值判断化学键类型。

13、 如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键； 如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。【练习】请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断它们哪些是离子化合物，哪些是共价化合物？ NaF、HCl、NO、MgO、KCl、CH4离子化合物：NaF、MgO、KCl共价化合物：HCl、NO、CH4Li Be BMg Al Si【科学探究科学探究】对角线规则对角线规则 某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的，称为对角线规则。Be和Al的相似性 Be和Al都是两性金属，不仅能溶于酸，也都能溶于碱放出氢气 Be+2NaOH=Na2BeO2+H2 2Al

14、+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 Be和Al的氢氧化物都是两性化合物，易溶于强碱 BeCl2和AlCl3都是共价化合物。易升华、聚合、易溶于有机溶剂 Be,Al常温下不与水作用，与冷的浓硝酸接触时都发生钝化现象 HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo原子半径逐渐减小，金属性减弱，非金属性增强；第一电离能增大（、反常）；电负性增大（0族除外）原子半径逐渐增大，金属性增强，非金属性减弱；第一电离能减小（、反常）； ；电负性减小（0族除外） 。【归纳】1、每一周期元素都

15、是从碱金属开始，以稀有气体结束、每一周期元素都是从碱金属开始，以稀有气体结束2、f区都是副族元素，区都是副族元素，s区和区和p区的都是主族元素区的都是主族元素3、已知在、已知在200C 1mol Na失去失去1 mol电子需吸收电子需吸收650kJ能能量，则其第一电离能为量，则其第一电离能为650KJ/mol。4、Ge的电负性为的电负性为1.8，则其是典型的非金属，则其是典型的非金属5、气态、气态O原子的电子排布为：原子的电子排布为： 6、 半径：半径：K+Cl-7、酸性、酸性 HClO4H2SO4 ，碱性：，碱性：NaOH Mg(OH)28、第一周期有、第一周期有2*12=2，第二周期有，第

16、二周期有2*22=8，则第五周，则第五周期有期有2*52=50种元素种元素9、有、有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于增大，且都小于20。其中。其中C、E是金属元素；是金属元素；A和和E属属同一族，它们原子的最外层电子排布为同一族，它们原子的最外层电子排布为ns1。B和和D也也属同一族，它们原子最外层的属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是能级电子数是s能级电能级电子数的两倍，子数的两倍，C原子最外层上电子数等于原子最外层上电子数等于D原子最外层原子最外层上电子数的一半。上电子数的一半。A、B、C、D、E五种元素的电负性五种元素的电负性分别为分别为2.5,3.5,0.8,2.1,1.5，请回答下列问题：，请回答下列问题：(1)A是是_，B是是_，C是是_，D是是_，E是是_(用化学