第章原子结构和化学键

1、扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜化学研究的对象是化学研究的对象是自然界的各种物质自然界的各种物质 浩瀚的宇宙和地球上的物质大多以原子或浩瀚的宇宙和地球上的物质大多以原子或分子形态存在。分子形态存在。有否适当的仪器能观察到原有否适当的仪器能观察到原子的存在？原子究竟有什么样的结构呢？子的存在？原子究竟有什么样的结构呢？用扫描隧道显微镜用扫描隧道显微镜的针尖将原子一个的针尖将原子一个个地排列成汉字，个地排列成汉字，汉字的大小只有几汉字的大小只有几个纳米。个纳米。这是中国科学院化学所的科技人这是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界通

2、过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。这幅地图到上最小的中国地图。这幅地图到底有多小呢？打个比方吧，如果底有多小呢？打个比方吧，如果把这幅图放大到一张一米见方的把这幅图放大到一张一米见方的中国地图大小的尺寸，就相当于中国地图大小的尺寸，就相当于把该幅地图放大到中国辽阔的领把该幅地图放大到中国辽阔的领土的面积。土的面积。 原子结构原子结构1 1、什么叫元素？决定元素种类的是什么？、什么叫元素？决定元素种类的是什么？2 2、什么叫原子？原子的构成微粒有哪、什么叫原子？原子的构成微粒有哪些？决定原子种类的粒子是什么？些？决定原子种类的粒子是什么？3 3、作为相对原子质量标准的碳原子、作为相对原

3、子质量标准的碳原子的符号如何表示？的符号如何表示？一、原子结构的认识过程一、原子结构的认识过程 1.公元前公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。 2.192.19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。3. 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。年，英国科学家汤姆生发现了电子。一、原子的组成一、原子的组成原子原子原子核（）原子核（） 核外电子核外

4、电子 （）（）质子质子 （Z）中子中子(N) X ZA表表2-1 构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子及其性质构成原子的构成原子的粒子粒子 电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电性和电量1 1个电子带一个个电子带一个单位负电荷单位负电荷1 1个质子带一个质子带一个单位正电荷个单位正电荷不显电性不显电性 质量质量/kg/kg9.1099.1091010-31-31 1.6731.6731010-27-27 1.6751.6751010-27-27相对质量相对质量 1/18361/18361.0071.0071.008 1.008 基本概念1.原子序数：若按核 电荷数由小到大给元素编号，

5、所得的序号称为原子序数。v2.质量数：如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值，称为质量数。几种粒子的关系1.原子序数核电荷数核 内质子数核外电子数2.质量数（A）质子数（Z）中子数(N)二、同位素思考：1.决定元素种类的粒子是什么？12C、13C、14C三种粒子的中子数分别是多少？它们是同种元素吗？为什么？稳定同位素的发现稳定同位素的发现 1910年英国化学家年英国化学家F.索迪提出了一个假索迪提出了一个假说，化学元素存在着相对原子质量和放射说，化学元素存在着相对原子质量和放射性不同而其他物理化学性质相同的变种，性不同而其他物理化学性质相同的变种，这些

6、变种应处于周期表的同一位置上，称这些变种应处于周期表的同一位置上，称作同位素。不久，就从不同放射性元素得作同位素。不久，就从不同放射性元素得到一种铅的相对原子质量是到一种铅的相对原子质量是206.08，另一种，另一种则是则是208。 1897年英国物理学家年英国物理学家W.汤姆逊发现了电子，汤姆逊发现了电子，1912年他改进了测电子的仪器，利用磁场作年他改进了测电子的仪器，利用磁场作用，制成了一种磁分离器。当他用氖气进行用，制成了一种磁分离器。当他用氖气进行测定时，无论氖气怎样提纯，在屏幕上得到测定时，无论氖气怎样提纯，在屏幕上得到的却是两条抛物线，一条代表质量为的却是两条抛物线，一条代表质量

7、为20的氖，的氖，另一条则代表质量为另一条则代表质量为22的氖。这就是第一次的氖。这就是第一次发现的稳定同位素，即无放射性的同位素。发现的稳定同位素，即无放射性的同位素。H121H13H1表表2-2 氢元素的同位素氢元素的同位素 符号符号 名称名称 含质子数含质子数 含中子数含中子数 普通氢普通氢 氕氕 1 0重氢重氢 氘氘 1 1超重氢超重氢 氚氚 1 2概念：质子数相同而中子数不同的同一元概念：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互称为同位素。素的不同原子，互称为同位素。分类分类稳定性同位素稳定性同位素放射性同位素放射性同位素天然放射性同位素天然放射性同位素人造放射性同位素人造放射

8、性同位素 已知自然界氧的同位素有已知自然界氧的同位素有1616O O、1717O O、1818O O，氢的同位素有氢的同位素有1 1H H、H H2 2、3 3H H，从水分，从水分子的原子组成来看，自然界的水共有子的原子组成来看，自然界的水共有多少种，其分子量所得的数值有多少多少种，其分子量所得的数值有多少 种？种？1.核外电子是怎样排布的？核外电子是怎样排布的？2、电子离核的距离与能量高低的、电子离核的距离与能量高低的关系怎样？关系怎样？3、核外电子排布有何规律？、核外电子排布有何规律？4.4.元素的种类、性质与元素原子的元素的种类、性质与元素原子的结构有何关系？结构有何关系？三、核外电子

9、的排布试一试：试一试：你能画出你能画出Na原子的原子的原子结构原子结构示意图吗？示意图吗？原子结构示意图的含义原子结构示意图的含义+11281表示原子核内有表示原子核内有11个质子个质子弧线表示电子层弧线表示电子层数字表示该层所填充的电子数数字表示该层所填充的电子数小结：小结：在原子中在原子中，核内质子数，核内质子数=核外电子数总和核外电子数总和最外层最外层问：问：多电子电子如何运动（排布）？多电子电子如何运动（排布）？电子层数电子层数 1 2 3 4 5 6 7电子符号电子符号 K L M N O P Q电子能量电子能量 低低 高高离核距离离核距离 近近 远远1、电子层（、电子层（n）核外电

10、子排布有什么规律呢？核外电子排布有什么规律呢？1. K、L、M电子层最多能容纳多少个电子？电子层序号 1 2 3 4 n电子层符号 最多容纳e-计算式K L M N 212 222 232 242 2 8 18 32 2n2 排布规律1：每层最多容纳电子数目是2n2 。核外电子排布的规律核外电子排布的规律1. 各电子层最多可容纳各电子层最多可容纳2n2个电子；个电子；2.最外层电子数不超过最外层电子数不超过8个（只有一个电子个（只有一个电子层的，不超过层的，不超过2个）；个）；3.次外层的电子数不超过次外层的电子数不超过18个，倒数第三层个，倒数第三层不超过不超过32个电子。个电子。一、填空题

11、1.将原子核内所的质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值，叫 _用符号_表示。2. 原子40Ca，其质量数为_，中子数为_，原子结构示意图为_，电子式为_。1、下列原子互为同位素的是：、下列原子互为同位素的是：A. 14C与与14N B.40K与与40CaC.23Na与与23Na D.16O与与18O2.某元素的质量数为某元素的质量数为m，中子数为，中子数为a，则此元，则此元素的质子数为：素的质子数为：A. m+a B.m-aC.m/a D.am3.某离子某离子X3-质量数是质量数是75，中子数是，中子数是42，它的核外电子数是：它的核外电子数是： A. 30 B. 33 C. 36

12、 D. 39 4.同位素间不相等的是同位素间不相等的是 ： A. 质子数质子数 B.中子数中子数 C. 电子数电子数 D. 核电荷数核电荷数 三、同下列原子的结构示意图及电子式三、同下列原子的结构示意图及电子式1.K、Ca、Al2. C、N、O、S门捷列夫门捷列夫你能说出元素周表与化学的关系吗？你能说出元素周表与化学的关系吗？一、元素周期律一、元素周期律根据教材表根据教材表22 318号元素有关数据可得号元素有关数据可得1.随着原子序数的递增，元素原子核外电子随着原子序数的递增，元素原子核外电子的排布呈周期性变化的排布呈周期性变化 。2.随着原子序数的递增，元素的原子半径呈随着原子序数的递增，

13、元素的原子半径呈周期性变化周期性变化 。3.随着原子序数的递增，元素最高正价和最随着原子序数的递增，元素最高正价和最低负价呈周期性变化低负价呈周期性变化 。 4.随着原子序数的递增，元素金属性和非金随着原子序数的递增，元素金属性和非金属性随着原子序数的递增，元素原子核外电属性随着原子序数的递增，元素原子核外电子的排布呈周期性变化子的排布呈周期性变化 。5.元素周期律：随着原子序数的递增，元素元素周期律：随着原子序数的递增，元素的性质呈呈周期性变化的规律的性质呈呈周期性变化的规律 。*元素周期律的实质：元素性质的周期性变化元素周期律的实质：元素性质的周期性变化是核外电子排布周期性变化的必然结果。

14、是核外电子排布周期性变化的必然结果。二、元素周期表二、元素周期表（一）编排原则：（一）编排原则：1、按原子序数递增的顺序由左到右排列。、按原子序数递增的顺序由左到右排列。2、按电子层数相同的元素排成一个横行。、按电子层数相同的元素排成一个横行。 3、最外层电子数相同的元素按电子层数递、最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上到下排列。增的顺序由上到下排列。 （二）元素周期表的结构（二）元素周期表的结构周期：一个横行称为一个周期，周期：一个横行称为一个周期， 共有共有7 7个周期。个周期。 三长三短一不全三长三短一不全元素所在周期数元素所在周期数 = = 它的电子层数它的电子层数2 2、族

15、、族：主族：主族：7 7个个1818个纵行，个纵行，1616个族个族主族元素的最高正价它的族序数主族元素的最高正价它的族序数它的最外层电子数它的最外层电子数副族副族: :7 7个个第第族：族：(1(1个个) ) 0 0族：即稀有气体。族：即稀有气体。(1(1个个) )镧系元素镧系元素: : 57 577171号，共号，共1515种种锕系元素锕系元素: : 89 89103103号，共号，共1515种种周期表的结构周期表的结构三长三短一不全三长三短一不全七主七副八七主七副八0族族镧系锕系下面住镧系锕系下面住周期表里元素性质的递变规律周期表里元素性质的递变规律1.同周期元素从左到右元素的金属性逐渐

16、减同周期元素从左到右元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。弱，非金属性逐渐增强。2.同主族元素从上到下，元素的金属性逐渐同主族元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。增强，非金属性逐渐减弱。周期表的意义周期表的意义1.在哲学方面在哲学方面2.在自然科学方面在自然科学方面3.在生产实践方面在生产实践方面 （1）研究新农药）研究新农药 （2）寻找半导体材料、催化剂、耐高温、）寻找半导体材料、催化剂、耐高温、而腐蚀材料等而腐蚀材料等一、选择题一、选择题1.主族元素的化学取决于原子的：主族元素的化学取决于原子的：A.质量数质量数 B.质子数质子数C.最外层电子数最外层电子数 D.核外电

17、子数核外电子数2.关于原子半径，下列表述正确的是：关于原子半径，下列表述正确的是：A.NaMgAl B.Na Mg AlC.AlNaNaAl3.下列数字是原子序数，具有相似化学性下列数字是原子序数，具有相似化学性质的一对是：质的一对是：A.11、19 B.6、7C.15、16 D.12、134.某元素共有四个电子层，该元素位于周期表的：某元素共有四个电子层，该元素位于周期表的：A.第二周期第二周期 B.第三周期第三周期C.第四周期第四周期 D.第五周期第五周期5.某主族元素位于第二周期某主族元素位于第二周期A,该元素是：该元素是：A.S B.K C.P D.N6.某二价阳离子核外有某二价阳离子

18、核外有10个电子，该离子是：个电子，该离子是：A.Mg2+ B.Ca2+ C.Ba2+ D.Cu2+二、填空题二、填空题1. 周期表中，金属性最强的是周期表中，金属性最强的是 元素元素 非金属性最强的是非金属性最强的是 元素。元素。 2.周期表里有周期表里有 个周期，第个周期，第1，2，3周期称为周期称为 . 周期，分别有周期，分别有 、 、 种元素。种元素。3.3.同周期元素，从左往右，元素的金属性逐同周期元素，从左往右，元素的金属性逐渐渐 ，非金属性逐渐，非金属性逐渐 。 4.4.周期表里，共有周期表里，共有 族，主族元素分别位族，主族元素分别位于于 、 、 、 、 、 、 列。列。 为什

19、么一百多种元素可形成一千多万种物质？为什么一百多种元素可形成一千多万种物质？ 原子是怎样结合的？原子是怎样结合的？ 为什么两个氢原子能自动结合成氢分子，而两为什么两个氢原子能自动结合成氢分子，而两个氦原子不能结合在一起？个氦原子不能结合在一起？ 为什么原子间按一定比例结合？为什么原子间按一定比例结合？ 原子结合成分子后，结构和性质为什么原子结合成分子后，结构和性质为什么差别很大？差别很大？钠元素与氯元素的原子是怎样相互构成钠元素与氯元素的原子是怎样相互构成氯化钠的？氯化钠的？讨论：分析讨论：分析Na与与Cl形成形成NaCl的过程的过程 Na+118 12 Cl +178 72NaNa+ + C

20、lCl- -Na和Cl的反应+1182+1788 2Na+Cl- 在氯化钠晶体中，在氯化钠晶体中，Na+和和Cl- 间存在哪些力？间存在哪些力？ Na+离子和离子和Cl-离子间的静电离子间的静电相互吸引相互吸引作用作用 不可能！因阴阳离子接近到某一定距离时，不可能！因阴阳离子接近到某一定距离时，吸引吸引和排斥作用达到平衡和排斥作用达到平衡，阴阳离子间形成稳定的化学键。，阴阳离子间形成稳定的化学键。阴阳离子结合在一起，彼此电荷是否会中和呢？阴阳离子结合在一起，彼此电荷是否会中和呢？ 阴阳离子间电子与电子、原子核与原子核间的阴阳离子间电子与电子、原子核与原子核间的相互排斥相互排斥作用作用 晶体或分

21、子中晶体或分子中 相邻的两个原子之间强烈相邻的两个原子之间强烈的相互作用，叫做化学键。的相互作用，叫做化学键。 化学键化学键 离子键离子键 共价键共价键 注意：注意： 指相邻的原子指相邻的原子 强烈的相互作用强烈的相互作用 金属键金属键 极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键阴、阳离子阴、阳离子通过通过静电作用静电作用形成的化学形成的化学键，键，叫做离子键。叫做离子键。阴阳离子阴阳离子静电作用（静电引力和斥力）静电作用（静电引力和斥力）阴阳离子接近到某一定距离时，吸引阴阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥达到平衡，就形成了离子键。和排斥达到平衡，就形成了离子键。一、离子键定义：定义：成键

22、微粒：成键微粒：相互作用：相互作用：成键过程：成键过程：Cl HCl H练习练习 1.1.下列用电子式表示化合物的形成过程正确的是：下列用电子式表示化合物的形成过程正确的是： K O KO K2 2KMg F F Mg F2 2 2 2 Ba Cl Cl2 2BaClClA AB BC CD D( A )( A )用电子式表示离子化合物的形成过程SK KS2-2- K K例例：电子转移的方式为电子转移的方式为“赠予式赠予式”氯化钠晶体结构氯化钠晶体结构离子晶体和离子键有什么特征？离子晶体和离子键有什么特征？*离子键的特征离子键的特征1.无饱和性：无饱和性：晶体中每个阳离子的周围都存晶体中每个阳离子的周围都存在着一定数目的阴离子，每个阴离子的周在着一定数目的阴离子，每个阴离子的周围都存在着一定数目的阳离子。不同的晶围都存在着一定数目的阳离子。不同的晶体阴阳离子周围的数目不同。体阴阳离子周围的数目不同。v2.无方向性：无方向性：每个离子对周围各个方向上的每个离子对周围各个方向上的异性离子的作用力的大小是相同的。异性离子的作用力的大小是相同的。离子键：阴阳离子通过离子键：阴阳离子通过静电作用力形成的化学键静电作用力形成的化学键含有含有离子键离子键的化合物一定是的化合物一定是离子化合物离子化合物注意区分：注意区分： 用电子式表示用电