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文档简介
第一章物质结构元素周期律第一节元素周期表1-18号原子核外电子排布第一节元素周期表门捷列夫(1834-1907)俄国化学家。1834年2月7日生于西伯利亚托博尔斯克,1907年2月2日卒于彼得堡(今列宁格勒)。1850年入彼得堡师范学院学习化学,1855年毕业后任敖德萨中学教师。1857年任彼得堡大学副教授。1859年他到德国海德堡大学深造。1860年参加了在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表大会。1861年回彼得堡从事科学著述工作。1863年任工艺学院教授,1865年获化学博士学位。1866年任彼得堡大学普通化学教授,1867年任化学教研室主任。1893年起,任度量衡局局长。1890年当选为英国皇家学会外国会员。门捷列夫简介 发现了化学元素周期律。他在前人的基础上,总结出一条规律:元素(以及由它所形成的单质和化合物)的性质随着原子量(相对原子质量)的递增而呈周期性的变化,这就是元素周期律。他根据元素周期律于1869年编制了第一个元素周期表,把已经发现的63种元素全部列入表里,从而初步完成了使元素系统化的任务。元素周期律的发现激起了人们发现新元素和研究无机化学理论的热潮,元素周期律的发现在化学发展史上是一个重要的里程碑,人们为了纪念他的功绩,就把元素周期律和周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。1955年科学家们为了纪念元素周期律的发现者门捷列夫,将101号元素命名为钔。门捷列夫的最大贡献1869年2月 门捷列夫(俄)的第一张周期表
1871门捷列夫(俄)的第二张周期表
一、元素周期表1、元素周期表的编排原则把电子层数目相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行。再把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。核电荷数=质子数=核外电子数原子序数=元素周期表中,有多少个横排和纵行呢?元素周期表中,每一个横排和每一个纵行所含的元素种类是否相同呢?7横排、18纵行(2)元素周期表的结构:
具有相同电子层数而又按照原子序数递增顺序由左往右排列的一系列元素(每一横排称为一周期)。周期序数=电子层数1、周期:它们分别位于第几周期?为什么?
第二周期两个电子层第四周期四个电子层【课堂练习】第三周期三个电子层第1周期:2种元素第2周期:8种元素第3周期:8种元素第4周期:18种元素第5周期:18种元素第6周期:32种元素第7周期:26种元素短周期长周期不完全周期周期(横向)三长三短一不全1817161514131098765211211111010910810710610510489-1038887121143176541882MLk382LK22K186858483828154535251504936353433323156553837201980797877767574737257-714847464544434241403930292827262524232221周期的结构短周期长周期不完全周期2、族:
主族序数=最外层电子数不同横行中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成纵行(除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外,其余每个纵行为一族)。ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA
稀有气体元素族(纵向)主族:副族:第VIII族:
零族:共七个主族ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB
,ⅠB,ⅡB共七个副族包含(8、9、
10)三列七主七副零八族11010910878777646454428272611211110710610510489-10380797574737257-714847434241403930292524232221858483828153525150493534333231171615141398765865436181028887565538372019121143176541882MLk382LK22K1IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB主族副族八族零族族的结构三长三短一不全七主七副零Ⅷ族元素周期表1、请写出它们在周期表中的位置。
第二周期第ⅣA族第四周期第ⅦA族【课堂练习】第三周期第ⅡA族2、主族元素在周期表中所处的位置,取决于该元素的(A)最外层电子数和相对原子质量(B)相对原子质量和核外电子数(C)次外层电子数和电子层数(D)电子层数和最外层电子数D【课堂练习】
3、下列各图若为元素周期表中的一部分(表中数字为原子序数),其中X为35的是AD4、推算原子序数为6,13,34,53的元素在周期表中的位置。第6号元素:6-2=4第二周期第ⅣA族。第13号元素:13-10=3第三周期第ⅢA族。第34号元素:34-18=16第四周期第ⅥA族。第53号元素:53-36=17第五周期第ⅦA族。元素名称原子符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数碱金属元素锂31钠111钾191铷371铯551LiNaKRbCsLiNaKRbCs元素名称原子符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数碱金属元素锂312钠1113钾1914铷3715铯5516LiNaKRbCs二、元素的性质与原子结构1、碱金属(1)碱金属的原子结构LiCs核电荷数逐渐增多电子层数逐渐增多原子半径依次增大但最外层电子数都为1(相异点)(相似点)原子结构有何异同?钠钾与氧气反应剧烈燃烧,火焰呈
色,生成
色的固体更剧烈燃烧,火焰呈
色与水反应(绿豆大一块)
在水面上、
成银白色、在水面上四处
、滴入酚酞溶液呈
色
在水面上、
成银白色、在水面上四处
、滴入酚酞溶液呈
色,有微弱爆炸,钠、钾化学性质比较黄淡黄紫浮浮熔熔游游红红甚至有燃烧钠与钾都能与氧气、水发生反应,但反应的剧烈程度不同。物质的性质主要取决于原子的最外层电子数,从碱金属原子的结构可推知。碱金属元素最外层上都只有一个电子,化学反应中易失去一个电子,形成+1价的阳离子,所以能与氧气等非金属元素及水发生化学反应。
2Na+O2=Na2O24Li+
O2=2Li2OΔΔ(2)碱金属的化学性质1)碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似①与O2的反应单质与氧气反应反应程度LiNaKRbCs更为复杂K2O、K2O2、KO2Li2O更为复杂Na2O、Na2O2越来越剧烈性质差异又是怎样造成的呢?详见课本P7页②与水的反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2K+2H2O=2KOH+H2↑元素金属性强弱判断依据:1、根据金属单质与水或者与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。已知金属A可与冷水反应,金属B和热水才能反应,金属C和水不能反应。判断金属A、B、C金属性强弱如何?金属性A>B>C元素金属性(原子失电子能力)强弱判断依据:2、根据金属元素最高价氧化物的水化物的碱性强弱。碱性越强,则金属元素的金属性越强。已知NaOH为强碱、Mg(OH)2为中强碱、Al(OH)3为两性氢氧化物,则Na、Mg、Al的金属性强弱顺序如何?金属性Na>Mg>Al3、强置换弱碱金属元素单质:Rb碱金属元素的主要物理性质元素名称元素符号核电荷数颜色和状态密度g/cm3熔点OC沸点OC锂Li3银白色,柔软0.534180.51347钠Na11银白色,柔软0.9797.81882.9钾K19银白色,柔软0.8663.65774铷Rb37银白色,柔软1.53238.89688铯Cs55略带金色光泽,柔软1.87928.40678.4有何相似性和递变性?碱金属的物理性质的比较相似点递变性颜色硬度密度熔沸点导电导热性密度变化熔沸点变化LiNaKRbCs均为银白色(Cs略带金色)柔软较小较低强逐渐增大(K特殊)单质的熔沸点逐渐降低2.钾的化合物最大用途是做钾肥。硝酸钾还用于做药。1.锂电池是一种高能电池。锂有机化学中重要的催化剂。锂制造氢弹不可缺少的材料。锂是优质的高能燃料(已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机)。3.铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。碱金属元素的用途: 碱金属元素从上到下(Li、Na、K、Rb、Cs),随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐
,原子核对
的引力逐渐减弱,原子失电子的能力逐渐
。
增多最外层电子增强金属性逐渐增强失电子的能力逐渐增强(1)碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似。
【小结】
(2)递变规律(从上到下):核电荷数电子层数原子半径密度熔沸点ROH碱性失电子能力金属性与O2和H2O反应程度逐渐增大逐渐增大逐渐增大(钾特殊)逐渐降低逐渐增强逐渐增强逐渐增强逐渐增强逐渐增多阳离子的氧化性逐渐减弱根据卤素原子结构,推测氟、氯、溴碘在化学性质上所表现的相似性和递变性?思考与交流物理性质1、颜色:逐渐加深问题:试推测砹(At)的物理性质。黑色或灰黑色,难溶于水,易溶于有机溶剂,有一定的挥发性。Cl17氯F9氟Br35溴I53碘At85砹ⅦA2、卤族元素二、元素的性质与原子结构卤素单质的物理性质颜色状态密度熔沸点
F2Cl2Br2I2逐渐加深气→液→固逐渐增大逐渐升高卤族元素的原子结构FClBrI最外层7个电子易得一个电子,具有氧化性核电荷数增加电子层数递增原子半径依次增大得电子能力逐渐减弱,氧化性逐渐减弱。名称反应条件化学方程式氢化物稳定性
F2
冷暗处爆炸H2+F2=2HFHF很稳定
Cl2
光照或点燃H2+Cl2=2HClHCl稳定
Br2
高温 H2+Br2=2HBrHBr较不稳定
I2
高温持续加热H2+I2=2HIHI很不稳定缓慢进行
(1)卤素与氢气的反应相同点:卤素单质均可与H2化合。不同点:卤素单质与H2化合越来越难,卤化氢(HX)越来越不稳定。Br2+H2O=HBr+HBrO反应越来越难以发生2F2+2H2O=4HF+O2(剧烈)Cl2+H2O=HCl+HClO(2)卤素与水的反应通式:X2+H2O=HX+HXO(X:Cl、Br、I)I2+H2O=HI+HIO(微弱)(很微弱)特例相同点:卤素单质均可与水反应。不同点:卤素单质与水反应越来越难。(3)卤素单质间的置换反应实验现象实验结论1、NaBr+少量新制的饱和氯水,振荡2、KI+少量新制的饱和氯水,振荡3、KI
+加入少量新制的溴水,振荡上层液体颜色变浅,下层液体呈紫色。化学方程式:2KI+Cl2=2KCl+I2,2KI+Br2=2KBr+I2氧化性:Br2>I2氧化性:Cl2>Br2上层液体颜色变浅,下层液体呈紫色上层液体颜色变浅,下层液体呈红棕色氧化性:Cl2>I2(1)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2(2)Cl2+2I-=2Cl-+I2(3)Br2+2I-=2Br-+I2
氧化剂氧化性:Cl2>Br2>I2氧化产物F2>元素非金属性(原子得电子能力)强弱判断依据1、根据非金属单质与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性。与氢气反应越容易,氢化物越稳定,则非金属性越强。2、根据非金属元素最高价氧化物的水化物(最高价含氧酸)的酸性强弱。酸性越强,则非金属元素的非金属性越强。3、强置换弱结论:氧化性强弱Cl2>Br2>I2,那么F2呢?你能从原子结构的角度去分析吗?结论:随着核电荷数的增加,卤族单质氧化性强弱顺序为:
F2>Cl2>Br2>I2得电子能力逐渐减弱非金属性逐渐减弱同主族的金属元素,随着核电荷数的增加,金属性逐渐增强,其单质的金属性逐渐增强。本节课小结通过这节课的学习你有些什么收获?同主族的非金属元素,随着核电荷数的增加,非金属性逐渐减弱,其单质的氧化性逐渐减弱。元素的性质与原子核外电子有密切关系,那么,元素的性质与原子核有关系吗?问题相对原子质量的标准是什么?以原子质量的1/12为标准。C612原子原子核核外电子(1/1836)质子(相对质量为1.007)中子(相对质量为1.008)相对原子质量≈相对质子质量+相对中子质量
≈质子数+中子数=质量数质量数(A)=质子数(Z)+十中子数(N)32放射性同位素钬的原子核的中子数与质子数之差是——Ho67166我们知道元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称,即质子数相同,请大家想一想中子数是否一定相同呢?2.离子电子数阳离子(Xc+):电子数=阴离子(Xc-):电子数=如:某M2-核外18个电子,质量数32,则中子数为多少?Z=18-2=16N=A–Z=32-16=16质子数-C质子数+C质子中子电子H11H12H13问题:氕、氘、氚结构的异同?氢元素的原子核原子名称原子符号质子数(Z)中子数(N)10氕
11氘或D12氚或TH11H12H13统称为氢元素单独称为核素互称为同位素
核素:把一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子称核素
(1)同一元素的各种同位素化学性质几乎相同;
(2)在天然存在的某种元素中,不论是游离态,还是化合态,各种同位素所占的丰度(原子百分比)一般是不变的同位素特性:同位素:具有相同核电荷数(即质子数)不同中子数同一元素的(核素)原子。
练习:元素、核素、同位素具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。(对于原子来说)具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。核素:元素:同位素:判断条件:①质子数相同②中子数不同③同一元素的原子决定元素种类的是_______________质子数(或核电荷数)决定核素(原子)种类的是____________
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