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高中化学:原子结构与元素周期律专题
鲍林指定氟的电负性为4.0,锂的电负性 为1.0.并以此为标准确定其他元素的电 负性。
氢 锂 钠 钾 铷 铯 2.1 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 铍1.5 镁1.2 钙1.0 锶1.0 钡0.9 硼2.0 铝1.5 镓1.6 铟1.7 铊1.8 碳2.5 硅1.8 锗1.8 锡1.8 铅1.9 氮3.0 磷2.1 砷2.0 锑1.9 铋1.9 氧 硫 硒 碲 3.5 2.5 2.4 2.1 氟 氯 溴 碘 4.0 3.0 2.8 2.5
2.原子的电子排布与族的划分
周期表上元素的“外围电子排 布”简称“价电子层”,这是由于 这些能级上的电子可在化学反应中 发生变化,这些电子称为价电子,仔 细观察周期表,看看每个族序数与 价电子数是否相等?
在周期中有18个纵列,除零族元素中He (1s2)与其它稀有气体ns2np6不同外, 一般说来,其它每个族序数和价电子数 是相等的. 主族元素: 族序数=原子的最外层电子数=价电子数
原子结构决定元素在周期表中的位置,决定性质 原子结构
原子序数= 核电荷数
周期数= 电子层数 主族序数=最外层电子数 电子层数 最外层电子数 元素金属性、 非金属性强弱
(主族)最外层电子数 = 最高正价 最外层电子数-8 = 最低负价
同位素-化学性质相同
表中位置
同主族 同周期 相似性
元素性质
递变性(从上至下,金属性增强,非金属性减弱) 递变性(从左到右,金属性减弱,非金属性增强)
学与问: 1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联 系? 2、下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去 电子的电离能
为什么原子的逐级电离能越来越大?这些数据跟钠、镁、 铝的化合价有什么联系? 1、碱金属越活泼,第一电离能越小。 2、逐级电离时,原子核对核外电子的吸引能力是越来越 大,所以原子的逐级电离能越来越大
1、锂和镁的相似性 (1)锂、镁在氧气中燃烧,均生成氧化物(Li2O和MgO),不生成过氧化物。 (2)锂、镁在加热时直接和氮反应生成氮化物(Li3N和Mg3N2),而其他碱金 属不能和氮作用。 (3).锂、镁和氟化物(LiF、MgF2)、碳酸盐(Li2CO3、MgCO3)、磷酸盐( Li3PO4、Mg3(PO4)2)均难(或微)溶于水,其他相应化合物为易溶盐。 (4)水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解。 (5)锂和镁、硝酸盐分解产物相似。 (6)IA中只有锂能直接和碳生成Li2C2镁和碳生成Mg2C3((C=C=C)4-) (7)锂、镁的氯化物均溶于有机溶剂中表现出共价特性。 略…………
键合电子:原子中用于形成化学键的电子。 电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负 性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。
递变规律:
从图我们可以看到,周期表从左到右,元 素的电负性逐渐变大;周期表从上到下,元 素的电负性逐渐变小。
电负性的大小也可以作为判断金属性 和非金属性强弱的尺度。 金属的电负性一般小于1.8,非金属的 电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区 边界的“类金属” (如锗、锑等)的电负性 则在1.8左右,它们既有金属性,又有非 金属性。
一 、原子结构与元素周期表
知识回顾
元素周期表的结构
六 推测核电荷数为56的元素在周期表中第_____ 二主 周期第_______族,下列关于它的性质的说法 中正确的是 (B) A、它可以从硫酸铜溶液中置换出铜单质 B、它可以从冷水中置换出氢气 C、钡可以从饱和食盐水中置换出金属钠 D、钾可以从氯化钡溶液中置换出金属钡
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可见各周期所含元素的种数等于 相应能级组中各轨道中最多容纳的 电子数之和
由于随着核电荷数 的递增,电子在能级里 的填充顺序遵循构造原 理,元素周期表的周期 不是单调的,每一周期 里元素的数目不总是一 样多,而是随着周期序 号的递增渐渐增多。因 而,我们可以把元素周 期系的周期发展形象的 比喻成螺壳上的螺旋。
为什么s区、d 区和ds区 都是金属?
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。
p区元素:最外层电子构型从 ns2np1~ns2np6的元素。即IIIA~VIIA族、 零族元素。除H外,所有非金属元素 都在p区。
d区元素:包含第ⅢB族到VⅢ族元素。 最外层电子数皆为1~2个,均为金属元 素,性质相似。
动手实践:
图1—26左是用图l—23的数据制作的 第三周期元素的电负性变化图,请用类 似的方法制作第工A和ⅦA族元素的电负 性变化图。
查阅资料:
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素 (如图l—27)的有些性质是相似的(如硼和硅的含氧酸盐都 能形成玻璃且互熔),被称为“对角线规则”。查阅资料, 比较锂和镁在空气中燃烧的产物,铍和铝的氢氧化物的酸 碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱,说明对角线规则, 并用这些元素的电负性解释对角线规则。
ds区元素:包括ⅠB族和ⅡB族元素, 最外层电子数皆为1~2个,均为金属 元素 。 f区元素:包括镧系和锕系元素。最外 层电子数基本相同,化学性质相似。
小结:
1、原子的电子排布与周期的划分 (1)每一周期的第一种元素(除第一周期外)都是 ________, 最外层电子排布为_______,每一周期的最后一种元素都是 ____________,这些元素的最外层电子排布除He为1s2 外,其 余都是_______________ (2) 周期序数等于该周期中元素的______。 (3) 各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多 容纳的电子数之和。 2、原子的电子排布与族的划分 主族元素:族序数=原子的最外层电子数=价电子数 副族元素:大多数族次=(n-1)d+ns的电子数=价电子数 3、原子的电子构型和元素的分区
钾
铷
铯
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1.原子的电子排布与周期的划分
(1)结合周期表,我们会发现,每一周期的 第一种元素(除第一周期外)是 碱金属 ________, ns1 最外层电子排布为______ ,每一周期的 最后一种元素都是 ___________, 这些 稀有气体 元素的最外层电子排布除He为1s2 外,其 余都是__________. ns2np6
副族元素: 大多数族序数=(n-1)d+ns的电子数= 价电子数
元素周期表里的元素可按 不同的分类方法分为不同的区, 你能把周期表裁剪成不同的区 吗?
3.原子的电子构型和元素的分区
按电子排布,可把周期表里 的元素划分为5个区,仔细观 察周期表,你能划分开吗?这些 区分别有几个纵列? (除ds区外,区的名称来自按构 造原理最后填入电子的能级符 号)
总结:
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;而核电荷数越大,核对电 子的引力也就越大,将使原子的半径缩小。这 两个因素综合的结果使各种原子的半径发生周 期性的递变。
1.同周期主族元素从左到右,原子半 径逐渐减少,电子层数数相同,核电荷数 起主要作用;同主族元素从上到下,原子 半径逐渐增大,电子层数起主要作用。
思考题:
1. 为什么副族元素又称为过渡元素? 2.为什么在元素周 期表中非金属元 素主要集中在右 上角三角区内 (如图)?
3.处于非金属三 角区边缘的元素 常被称为半金属 或准金属。为什 么?
应具备的能力 1.已知某元素所在周期和族,会写出其 电子层结构。 2.已知元素的原子序数,会写出第四周 期稀有气体(Kr)以前的元素的电子层 结构。并能判断其周期、族和区。 3.根据元素电子层结构和周期表中的位 置,对元素应该具有的性质会作初步的 判断
(2)观察周期表发现周期表中周期 能层数 序数等于该周期中元素的______.
(3)我们把“构造原理”中能量接近的原子轨 道划分为一个“能级组”,下表是各周期所含 元素种数与相应能级组的原子轨道关系
周 期 1 2 3 4 5 6 7 元素种 相应能级组中 电子最大 数 所含能级 容量数 1s 2 2 2s 2p 8 8 3s 3p 8 8 18 4s 3d 4p 18 18 18 5s 4d 5p 32 6s 4f 5d 6p 32 未完 7s 5f 6d 未完 未满
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原 子 结 构
本 讲 知 识 网 络
电 子 构 层 结
能层与能级 电子云与原子轨道
能量最低原理 构造原理 核外电子排布规律 泡利原理 洪特规则及特例
元 素 周 期 律
基态与激发态 原子半径、电离能、 电负性 元素的金属性与非金属性 周期表中元素的分区 电子排布式 原子实 外围电子排布 各周期元素数目 对角线规则
2.电离能:
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叫做第一电离能。上述表述中的 “气态”“基态”“电中性”“失去一个电子”等都是 保证“最低能量”的条件。
碱金属原子的第一电离能随核电荷 数递增有什么规律呢?
规律:
从图l—2l可见,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;同族元素从上到下第一电离能变小(如He、Ne、Ar、 Kr、Xe、Rn的第一电离能依次下降,H、Li、Na、K、Rb、 Cs的第一电离能也依次下降)。
课堂练习
1、下列说法中正确的是 ( C) A.同周期中Ⅶ A族元素的原子半径最大 B.Ⅵ A族元素的原子,半径越大,越易得到电子 C.室温时,零族元素的单质都是气体 D.同一周期中,碱金属元素的第一电离能最大
课堂练习
2、判断下列元素间的第一电离能的大小 F Ne Cl > S Mg > Al O < N
写出碱金属元素基态原子的电子排布
碱金 原子 周期 基态原子的电子排布 属 序数 锂 钠 3 11 19 37 二 三 四 五 六 1s22s1或[He]2s1 1s22s22p63s1或[Ne]3s1 1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或 [Kr]5s1 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 5s25p66s1或[Xe]6s1