1、第二节原子结构与元素的性质第一章原子结构与性质目录一、上节回溯二、知识讲解三、小结四、练习一、上节回溯1能层与能级5泡利原理、洪特规则、能量最低原理 电子自旋与泡利原理 电子排布的轨道表示式 洪特规则 能量最低原理2基态与激发态原子光谱3构造原理与电子排布式4电子云与原子轨道二、知识讲解原子结构与元素周期表元素周期律（门捷列夫）：元素性质随原子序数递增发生周期性的重复。元素周期律（莫塞莱）：元素性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。元素周期系：元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列。元素周期表：呈现元素周期系的表格。 元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。1元素周期律、元素周期系和元
2、素周期表二、知识讲解原子结构与元素周期表2构造原理与元素周期表图1-17左侧对齐的周期表（一周期一行）思考与讨论1950年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐了一张元素周期表，书末的元素周期表就是参照其新版制作的。请问：怎样将图1-17变成书末的元素周期表？二、知识讲解原子结构与元素周期表2构造原理与元素周期表图1-17左侧对齐的周期表（一周期一行）将图1-17中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐，d区与d区上下对齐，第六、七周期的f 区与f 区上下对齐，且单列为两行放在主表的下方，确保每列的价层电子数相同，再将电子排布式为1s2的He移到第一行最右边，即可得到书末的元素周期表。探究
3、再探元素周期表【问题】仔细考察书末的元素周期表，你能提出哪些问题？例如：（1）元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？（2）元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？（3）为什么在元素周期中非金属主要集中在右上角三角区内（如图1-18）？二、知识讲解原子结构与元素周期表探究【解释与整理】回答上述问题和你提出的问题，并整理出你对元素周期表的新认识。二、知识讲解原子结构与元素周期表图1-18元素周期表中的非金属三角区探究【讨论】（1）为什么副族元素又称为过渡
4、元素？过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。二、知识讲解原子结构与元素周期表副族元素介于s区元素（主要是金属元素）和p区元素（主要是非金属元素）之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此副族元素又称为过渡元素。过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是：第IIIB族到第VIIB族元素的价层电子数等于它们的族序数；第VIII族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数；第IB族、第IIB族的族序数等于它们的最外层电子数。过渡元素的价层电子排布通式为(n1)d110ns12（除镧系和锕系）。探究【讨论】（2）按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个
5、区，如图1-19所示。除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p区分别有几个列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？二、知识讲解原子结构与元素周期表图1-19元素周期表分区的简图s区有2列，d区有8列，p区有6列。s区元素的价层电子排布通式为ns12，d区元素的价层电子排布通式为(n1)d19ns12，ds区元素的价层电子排布通式为(n1)d10ns12 ，它们的最外层电子数均不超过2，在化学反应中容易失去电子，所以s区（除氢元素外）、d区和ds区的元素都是金属元素。探究【讨论】（3）处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为
6、什么？二、知识讲解原子结构与元素周期表由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线上的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或类金属。（建议在学习电负性之后，引导学生从电负性的角度进一步进行解释。）探究【讨论】（4）在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？二、知识讲解原子结构与元素周期表Cr的价层电子排布式为3d54s1，Cu的价层电子排布式为3d104s1，不符合构造原理（它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构）。此外，Nb、
7、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子均不符合构造原理。探究【讨论】（5）预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素。二、知识讲解原子结构与元素周期表119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。第八周期应有50种元素。思考与讨论在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素（如图1-20）的有些性质是相似的（如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物），这种相似性被称为对角线规则。（1）对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则。在科学研究中，你对类似对角线规则这样
8、的经验规则有何看法？（2）以“对角线规则”为关键词，利用互联网搜索有关资料，比较锂和镁、铍和铝、硼和硅三对元素及其化合物性质的相似性。二、知识讲解原子结构与元素周期表图1-20体现对角线规则的相关元素？LiBeBMg AlSi二、知识讲解元素周期律决定因素： 电子的能层数：能层越多，电子之间的排斥作用使原子的半径增大； 核电荷数：核电荷数越大，核对电子的吸引作用越大，使原子的半径减小。两个因素综合的结果使原子半径呈现周期性的递变。1原子半径二、知识讲解元素周期律1原子半径图1-21主族元素原子半径的周期性变化思考与讨论元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋
9、势？元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？二、知识讲解元素周期律？同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。其主要原因是：同周期主族元素电子的能层数相同，从左到右，核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势，大于最外层电子数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势。1原子半径思考与讨论元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？二、知识讲解元素周期律？同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。其主要原因是：同主族元素从上到下，
10、电子能层数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势，大于核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势。1原子半径二、知识讲解元素周期律第一电离能：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。2电离能图1-22元素的第一电离能的周期性思考与讨论（1）碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？二、知识讲解元素周期律？2电离能碱金属元素的第一电离能越小，原子越容易失电子，碱金属的活泼性越强。思考与讨论（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？二、知识讲解元素周期律？
11、2电离能元素NaMgAl电离能kJmol-14967385784 5621 4511 8176 9127 7332 7459 54310 54011 57513 3531363014 83016 61017 99518 37620 11421 70323 293思考与讨论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？二、知识讲解元素周期律？2电离能随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多，所以原子的逐级电离能越来越大。钠的第一电离能比第二电离能小很多，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，
12、所以钠容易失去一个电子形成1价钠离子；镁的第一电离能和第二电离能相差不多，但第二电离能比第三电离能小很多，说明镁容易失去两个电子形成2价镁离子；铝的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不多，但第三电离能比第四电离能小很多，说明铝容易失去三个电子形成3价铝离子。二、知识讲解元素周期律元素相互化合，可理解为原子之间产生化学作用力，形象地叫做化学键。电负性：描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。3电负性键合电子：原子中用于形成化学键的电子。图1-24鲍林研究电负性的手稿图1-25鲍林二、知识讲解元素周期律3电负性图1-23电负性的周期性变化氟的电负性：4.0锂的电负性：1.0一般来说，同周期元
13、素从左到右，元素的电负性逐渐变大；同族元素从上到下，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依据。金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于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。二、知识讲解元素周期律3电负性探究元素的电负性变化趋势【绘制变化图】请利用图1-23的数据制作第三周期元素、第IA和VIIA族元素的电负性变化图，并找出其变化趋势。二、知识讲解元素周期律3电负性探究元素的电负性变化趋势二、知识讲解元素周期律3电负性探究元素的电负性变化趋势【比较与分析】根据图1-22，找
14、出上述相关元素的第一电离能的变化趋势，与电负性的变化趋势有什么不同？并分析其原因。同主族元素一致，即从上到下第一电离能与电负性均依次减小。同周期主族元素总体趋势一致，即从左到右电负性依次增大，第一电离能总体趋势也是增大，但Al和S的第一电离能出现反常的现象。三、小结1原子结构与元素周期表2元素周期律 原子半径 电离能 电负性四、练习1对Na、Mg、Al的有关性质的叙述中，错误的是（）A金属性：NaMgAlB第一电离能：NaMgAlC电负性：NaMgAlD还原性：NaMgAlB四、练习2下列各组元素性质的叙述中，正确的是（）AN、O、F的电负性依次增大BN、O、F的第一电离能依次增大CN、O、F
15、的最高正化合价依次升高DO、F、Na的原子半径依次减小A四、练习3下列说法中，正确的是（）A所有非金属元素都分布在p区B最外层电子数为2的元素都分布在s区C元素周期表中从第IIIB族到第IIB族的10个纵列的元素都是金属元素D第四周期的金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱CHHeCuZn四、练习4正误判断，正确的打“”，错误的打“”。（1）s区全部是金属元素（）（2）电负性的大小可以作为判断元素非金属性强弱的依据（）（3）第一电离能的大小可以作为判断元素金属性强弱的依据（）（4）共价化合物中，电负性大的成键元素表现为负价（）（5）电负性越大，元素的非金属性越强，第一电离能也越大（）（6）第四周期元素中，未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位（）（7）电负性大于1.8的一定为非金属，小于1.8的一定为金属（）谢谢
