化学元素周期律

1、化学元素周期律2022/9/4第1页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学史上一个勋业。 恩格斯19世纪中叶门捷列夫发现了元素周期律2022/9/4第2页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一一、原子核外电子的排布电子层(n)1234567字母表示 能量KLMNOPQ低高核外电子排布规律1、电子总是尽先排布在能量较低的轨道。2、每层最多容纳2n 个电子。23、最外层电子不超过8个(K为最外层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个电子。原子核核外电子原子大型体育场与蚂蚁2022/9/4

2、第3页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一2粒子的核外电子排布(1)表示方法结构示意图结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。结构示意图是用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数，如2022/9/4第4页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数；离子结构示意图中，二者则不相等。例如：阳离子：核外电子数核电荷数，其差值均为离子所带的电荷数。3原子结构示意图与离子结构示意图的比较2022/9/4第5页，共3

3、6页，2022年，5月20日，22点28分，星期一1H11、写出1至20号元素的原子结构示意图。2、总结1至18号原子结构的特殊性。(1)原子中无中子的原子：(2)最外层有个电子的元素：(3)最外层有个电子的元素：(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：(5)最外层电子数是次外层电子数倍的元素：H、Li、NaHe、Be、MgBe、ArC2022/9/4第6页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一(6)最外层电子数是次外层电子数倍的元素：(7)最外层电子数是次外层电子数倍的元素：ONe与氩原子电子层结构相同的阳离子是:与氩原子电子层结构相同的阴离子是:K+；Ca 2+S2-

4、；Cl-2022/9/4第7页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一核外有10个电子的粒子:分子:原子：阳离子:阴离子:CH4；NH3; H2O; HFNH4+;H3O+;Na+;Mg2+;Al 3+O2-;F-;OH-Ne2022/9/4第8页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 1 2 氢 氦原子序数元素 名称 元素 符号 电子排布 化合价二、元素周期律 请阅读并比较表1-2中118号元素的有关数据，从中能找出什么规律？科学探究+ 1 0 门捷列夫的伟大创举就是从这里开始的。 祝您成功！HHe 1 2第一周期2022/9/4第9页，共36页，2022年

5、，5月20日，22点28分，星期一 3 4 5 6 7 8 9 10 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 氖 原子序数元素 名称 元素 符号 电子排布 化合价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 2022/9/4第10页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一11 12 13 14 15 16 17 18 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 原子序数元素 名称 元素 符号 电子排布 化合价NaMg Al Si P S Cl Ar2, 8, 12, 8, 22, 8, 32,

6、8, 42, 8,52, 8, 62, 8, 72, 8, 8第三周期主族元素的最高正化合价与最外层电子数有何关系？最高正价=最外层电子数最低负化合价数 = 8 最外层电子数+ 1 + 2 + 3 + 4- 4+ 5- 3- 2- 10 +6+72022/9/4第11页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一思考并讨论： 随着原子序数的递增，原子的核外电子层排布呈现什么规律性的变化？元素的化合价呈现什么规律性的变化？原子序数电子层数最外层电子数 最高或最低化合价的变化 121 310 11182 18183+1+5- 4- 10+1+71 2+1 0- 4- 102022/9/

7、4第12页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 结论： 随着原子序数的递增，元素原子的电子层排布和化合价都呈周期性变化！ 元素的金属性和非金属性是否也随原子序数的变化呈现周期性变化呢？疑问2022/9/4第13页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一元素金属性强弱判断依据:1.根据金属单质与水或酸反应置换出氢的难易程度。置换出氢越容易,则金属性越强。2.根据金属元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱。碱性越强,则金属元素的金属性越强。3. 根据对应阳离子氧化性强弱判断。金属阳离子氧化性越弱，则元素金属性越强。2022/9/4第14页，共36页，2022年，5

8、月20日，22点28分，星期一元素非金属性强弱判断依据:1.根据非金属单质与H2化合生成氢化物的难易或氢化物的稳定性程度。越容易与H2化合,则生成的氢化物越稳定，非金属性越强。2.根据非金属元素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱。酸性越强,则元素的非金属性越强。3. 根据对应阴离子还原性强弱判断。阴离子还原性越弱，则元素非金属性越强。以第三周期元素为例讨论!2022/9/4第15页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一科学探究: 取一小段镁带，用砂纸磨去表面的氧化膜,放入试管中。向试管中加入2mL水,并滴入2滴酚酞溶液。观察现象。过一会儿加热至水沸腾。观察现象。 实验一现象化学

9、方程式 镁与冷水反应缓慢，滴入酚酞试液后不变色。加热后镁与沸水反应较剧烈，产生较多气泡，溶液变为红色。镁的金属性比钠弱结论Mg + 2H2O = Mg(OH)2+H2 与金属钠对比 2022/9/4第16页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 取铝片和镁带，用砂纸擦去氧化膜,分别和2mL 1mol/L盐酸反应。实 验 二 镁与铝均能与盐酸反应产生气泡。但镁反应比铝剧烈。镁的金属性比铝强Mg + 2HCl = MgCl2 + H22Al + 6HCl = 2AlCl3+ 3H2科学探究:现象化学方程式 结论2022/9/4第17页，共36页，2022年，5月20日，22点28

10、分，星期一列表总结：NaMgAl单质与水（或酸）反应与冷水反应:与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速、与酸反应剧烈，放出氢气。与酸反应：最高价氧化物对应水化物碱性强弱 NaOH强碱Mg(OH)2 中强碱 Al(OH)3两性氢氧化物 金属性：NaMgAl剧烈 迅速 2022/9/4第18页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一氧化物最高价氧化物的水化物 元素14Si15P16S17ClSiO2P2O5SO3Cl2O7H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 硅 酸磷 酸硫 酸高氯酸弱 酸中强酸强 酸更强酸 非金属性：Si P S Cl科学事实2022/9/4第19页，共36页

11、，2022年，5月20日，22点28分，星期一 非金属性：Si P S Cl氢化物化学式元素14Si15P16S17Cl化合条件稳定性SiH4PH3H2SHCl高温下少量反应磷蒸气，困难加热反应光照或点燃化合很不稳定不稳定较不稳定稳定科学事实2022/9/4第20页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 根据实验，可得出第三周期元素金属性、非金属性的递变规律: Na Mg Al Si P S Cl 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强用结构观点解释：电子层数相同核电荷数增多原子半径减小原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强同周期元素 从左到右原子核对最外层电子的吸引力增强20

12、22/9/4第21页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一思考用一句话概括一下元素性质的变化情况元素周期律的内容:随着原子序数的递增，元素性质呈周期性的变化。元素周期律的实质:元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。小结：（量变质变）2022/9/4第22页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一(1)电子层数相同(即同周期)时，随原子序数递增，原子半径逐渐减小。例如：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)(2)最外层电子数相同(即同主族)时，随电子层数递增原子半径逐渐增大。例如：r(Li)r(Na)r(

13、K)r(Rb)r(Cs)粒子半径的比较原子半径：2022/9/4第23页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一离子半径(1)同种元素的离子半径：r阴离子r原子r阳离子，r低价阳离子r高价阳离子。例如：r(Cl)r(Cl)，r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)(3)同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)；r(O2)r(S2)r(Se2)r(Te2)2022/9/4第24页，共36页，2022年，5月20日，2

14、2点28分，星期一离子半径(4)所带电荷、电子层数均不同的离子半径离子可选一种离子参照比较。例如：比较r(K)与r(Mg2)可选r(Na)为参照，可知：r(K)r(Na)r(Mg2)2022/9/4第25页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一三、元素周期表和元素周期律的应用 1、元素的位、构、性三者之间的关系及其应用结构位置性质决定反映（1）结构决定位置：原子序数核电荷数 周期序数电子层数 主族序数最外层电子数决定反映决定反映2022/9/4第26页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一最外层电子数和原子半径原子得失电子的能力元素的金属性、非金属性强弱单质

15、的氧化性、还原性强弱（2）结构决定性质： 最外层电子数主族元素的最高正价数 8负价数2022/9/4第27页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一（3）位置反映性质： 同周期：从左到右，递变性 同主族相似性从上到下，递变性（4）同周期、同主族元素结构、性质的递变规律及金属元素、非金属元素的分区： 分界线左边是金属元素，分界线右边是非金属元素，最右一个纵行是稀有气体元素。见下图：2022/9/4第28页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一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失电子能力依次增强失电子能力依次增强非金属性依次增强得电子

16、能力依次增强得电子能力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2022/9/4第29页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 1B Al SiGeAs Sb Te 2 3 4 5 6 7AAAAAAA 0 Po At非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强金属性逐渐增强 非金属性逐渐增强2022/9/4第30页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 根据同周期、同主族元素性质的递变规律可推知：金属性最强的元素是铯（Cs）,位于第6周期第A族（左下角），非金属性最强的元素是氟（F),位于第2周期第A族（右上角）。 位于分界线附近的元素既有一定的金属性，又有

17、一定的非金属性，如Al、Si、Ge等。 2、元素的化合价与位置、结构的关系 （1）最高正价数主族序数最外层电子数 （2）最低负价数主族序数 8 最外层电子数 82022/9/4第31页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一元素周期律小结：2022/9/4第32页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 （1）元素周期表是元素周期律的具体表现形 式，是学习化学的一种重要工具。 （2）可预测或推测元素的原子结构和性质 （3）在科学研究和生产上也有广泛的应用 见课本P.17 （4）在哲学方面，元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。 3、元素周期律的应用和意义2022/9/4第33页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一从元素周期律的发现你想到了些什么？2022/9/4第34页，共36页，2022年，5月20日，22点28分，星期一 人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。 先辈