选修3《物质结构和性质》第一单元第二节《原子结构与元素的性质》课件教学教材

§1-2原子结构与元素的性质一、原子结构与元素周期表（1）能级组①ns到np为第n能级组，(n-1)d或(n-2)f也属于第n能级组。②不同能级组能量差别大，同一能级组内各能级之间能量差别小。③电子进入能级组的顺序为：ns(n-2)f(n-1)dnp1、能级组和元素的周期①价电子：化学反应中原子芯部分的电子结构不变化，改变的是价电子。价电子所处的电子层称为价电子层。例：Fe价层电子是3d64s2，Ag的价层电子是4d105s1。②族：周期表根据价层电子，把性质相似的元素归为一族。2、价层电子与族（1）主族：周期表中共有IA~ⅦA7个主族。主族元素的价层电子：内层轨道是全充满的，外层电子组态是ns1到ns2np5，外电子层同时又是价层。外层电子的总数等于族数。（2）零族：稀有气体ns2np6（3）Ⅷ族：有三列元素，(n-1)d及ns电子数和为8~10；（4）副族：IB~ⅦB7个副族。特征：(n-1)d或(n-2)f轨道填充电子，(n-2)f、(n-1)d和ns都是价层。ⅢB~ⅦB族，族数等于(n-1)d及ns电子数的总和；IB、ⅡB族，完成(n-1)d10结构；ns电子数等于族数。第6、7周期，ⅢB族是镧系和锕系各14个元素，电子结构是(n-2)f轨道被填充并最终填满，其(n-1)d轨道电子数为1或0。ⅣB族到ⅡB族元素的(n-2)f轨道全充满，(n-1)d和ns轨道的电子结构与第4、5周期相应的副族元素类似。3、元素分区：据价电子，周期表为5个区。sdpfds①s区：元素价层电子是ns1和ns2，IA和ⅡA族，活泼金属，易形成+1或+2价离子。没有可变的氧化值。但H不是金属元素，在化合物中的氧化值是+1，在金属氢化物中是-1。②p区：价层电子是ns2np1~6，ⅢA~ⅦA及0族元素，大部分是非金属，0族是稀有气体。元素多有可变的氧化值。但He的电子组态是1s2，属稀有气体。③d区：价层电子组态为(n-1)d1~8ns2，有例外。ⅢB~ⅧB族元素，金属，有多种氧化值。④ds区：价层电子组态为(n-1)d10ns1~2，IB和ⅡB族，它们都是金属，一般有可变氧化值。⑤f区：价层电子组态(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2，镧系和锕系。最外层电子数、次外层电子数大都相同，(n–2)层电子数目不同，每个系内元素化学性质极相似。都是金属，有可变氧化值。1234567IAVIIIAIIAIIIAIVAVAVIAVIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBIBIIB镧系錒系s区ns1~ns2d区(n-1)d1~8ns2p区ns2np1~6f区(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2ds区(n-1)d10ns1~2S区p区d区ds区f区ns1-2ns2np1-6（n-1）d1-9ns1-2（n-1）d10ns1-2（n-2）f0-14（n-1）d0-2ns2ⅠA、ⅡAⅢA～ⅦA和零族ⅢB～ⅦB和Ⅷ族ⅠB、ⅡB镧系和锕系4、过渡元素①全部副族元素都称为过渡元素。包括d区、ds区和f区的元素。其中镧系和锕系元素称为内过渡元素②过渡元素原子的最外层电子数较少，除钯外都只有1~2个电子，所以它们都是金属元素。③它们的(n-1)d轨道未充满或刚充满，或f轨道也未充满，所以在化合物中常有多种氧化值，性质与主族元素有较大的差别。二、元素周期律元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化——元素周期律（1）共价半径rc：单质分子中，共价单键结合的两原子核间距离的一半（2）vander

Waals半径rv：单质分子晶体中相邻分子间两个非键合原子核间距离的一半（3）金属半径是指金属单质的晶体中相邻两个原子核间距离的一半1、原子半径（r）主族元素

元素的原子半径变化趋势镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加的电子填入倒数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的Z*增加的影响更小。镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧系收缩。主族元素：从左到右r减小（除稀有气体）；从上到下r增大。过渡元素：从左到右r缓慢减小；

从上到下r略有增大。相邻元素原子半径减小的平均幅度是：非过渡元素>过渡元素>内过渡元素~10pm~5pm~1pm2、电离能（1）概念：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态带一个正电荷的正离子所需要的能量称为第一电离能，用I

1表示。E+(g)-e-

E

2+(g)I

2E(g)-e-

E+(g)I

1例如：同理I1>I2>I3>…….因为从原子中取走电子均需提供能量，所以电离势均为正值。且I越大，原子越难失去电子。对同一原子：I1＜I2＜I3＜…∵阳离子中核电荷数＞核外电子数∴核对核外电子的吸引力更大，再继续失去电子更难。故正电荷越高，Ii越大。这里同时也包含了半径对Ii的影响。(2)影响因素A、原子半径：原子半径越大，电离能越小。B、核电荷数：核电荷数越大，对电子的吸引力越大，I越大。同周期元素具有相同的电子层数，从左到右，有效核电荷增大，原子半径减小，和对外层电子的吸引能力加大，越不易失去电子，故I越大（总趋势）。C、电子构型：全充满、半充满Ii较大。因为全充满和半充满的电子构型较为稳定（相对于相邻原子）。（3）电离势的周期性变化每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小，最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大。从第一周期到第六周期，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的周期性变化，而且，随周期序数增大，在大体上呈现第一电离能变小的趋势（He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn第一电离能逐个降低，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也逐个降低，尽管后几个碱金属的电离能相差不大——K：418.6；Rb：402.9；Cs：375.6；Fr：约375kJ/mol）。第一电离能大小是碱金属最活泼而稀有气体最不活泼的最主要原因。A、同周期元素自左向右，核电荷增大，原子半径减小，电离势依次递增。但有起伏，呈锯齿状增加。对于过渡元素，增大的较为缓慢。例如：LiBeBCNOFNe原子半径：123898877706664131I1(ev):5.399.328.3011.2614.5313.6217.4221.56

ⅡA

ⅤA

ns2

ns2np3

全满、半满稳定。B、同族元素自上而下，电子层数增大的影响大于核电荷数增大的影响，原子半径增大，电离能依次减小。主族明显，副族变化缓慢。（3）电离势的应用右图表示元素X的头五级电离能的对数值，试推测X可能是哪些元素？X可能是Mg、Ca、Sr或Ba3、元素的电负性（1）概念：分子中的原子吸引成键电子的相对能力，用符号X表示。鲍林（Pauling）电负性PX：

1932,其根本依据是化学键能。这是最先从热化学实验数据中整理得出的一套电负性数据。鲍林指定最活泼的非金属元素F的电负性为4.0，Li的电负性为1.0，然后以其为标准，通过比较得到其它元素的电负性，叫做元素的相对电负性。

H2.1LiBe BCNOF1.01.5 2.02.53.03.54.0NaMg AlSiPSCl0.91.2 1.51.82.12.53.0KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBr0.81.01.31.51.61.61.51.81.91.91.91.61.61.82.02.42.8RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI0.81.01.21.41.61.81.92.22.22.21.91.71.71.81.92.12.5CsBaLa-LuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAt0.70.91.0-1.21.31.51.71.92.22.22.22.41.91.81.91.92.02.2FrRa Ac-No 0.70.9 1.1-1.3同一周期从左到右元素电负性递增；同一主族中从上到下元素电负性递减。副族元素