第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期表

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)模型的演變P.88我就是道爾頓我找實心球我就是實心球有何貴干道爾頓的理論主要有以下三點：①原子都是不能再分的粒子；②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；③原子是微小的實心球體。世界上第一個原子的理論模型：道爾頓模型：實心球模型湯姆孫原子模型由英國科學(xué)家湯姆遜于1904年提出，也稱作“葡萄干布丁”模型、“西瓜”模型、“棗糕”模型等等。不管怎么稱呼，都是為了直觀表明了湯姆孫模型長什么樣——原子的帶正電部分是一個原子那么大的、具有彈性的、凍膠狀的球，正電荷均勻地在球中分布；在球內(nèi)或球面上，由負(fù)電子鑲嵌著，這些電子在它們的平衡位置上作簡諧振動。湯姆孫原子模型：葡萄干面包式湯姆孫克魯克斯管陰極射線管通過實驗證偽1909年，盧瑟福（E.Rutherford）的學(xué)生蓋革（H.Geiger）和馬斯頓（E.Marsden）在α-粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生的偏轉(zhuǎn)。但有少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度很大，超過90°以上，甚至達到近180°。α-粒子有1/8000的幾率被反彈回來。盧瑟福原子模型：帶核的原子模型玻爾原子模型：分層模型電子云模型現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說

原子在狹小的空間內(nèi)做高速的運動，其運動規(guī)律與一般物體不同，沒有確定的軌道人類對原子的認(rèn)識在不斷的深化人類對原子的認(rèn)識臆想、臆測假說、模型實驗、模型利用儀器我們來回顧一下原子的結(jié)構(gòu)原子原子核核外電子：帶一個單位負(fù)電荷質(zhì)子：帶一個單位正電荷中子：不帶電原子分子原子核夸克中子質(zhì)量數(shù)（A）＝質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）

質(zhì)量數(shù)（A）：將核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值質(zhì)量數(shù)（A)質(zhì)子數(shù)（Z)±a化合價x±電荷數(shù)b原子數(shù)

+11+2含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動1、原子核外電子的分層排布+2He+18Ar+10Ne原子核核電荷數(shù)該電子層上的電子電子層He、Ne、Ar原子的核外電子分層排布示意圖電子層序數(shù)（n）1234567符號KLMNOPQ最多能容納的電子數(shù)（2n2）能量大小距核遠近小大原子核外分成七個運動區(qū)域，又叫電子層，用K、L、M、N、O、P、Q…表示，電子離核越遠，能量也就越高。2、原子核外電子運動區(qū)域與電子能量的關(guān)系一、原子核外電子排布近遠28183250//思考與談?wù)揚.87探究電子排布規(guī)律3、原子核外電子的排布規(guī)律

各電子層最多容納的電子數(shù)目為2n2最外層不超過8個電子（K層不超過2）次外層電子數(shù)目不超過18個，倒數(shù)第三層

電子數(shù)目不超過32個核外電子總是盡先排布在能量最低電子層里，然后由里到外，依次排布在能量逐步升高的電子層里。81832188286Rn（氡）818188254Xe（氙）8188236Kr（氪）88218Ar（氬）8210Ne（氖）22He（氦）PONMLK各電子層的電子數(shù)元素原子結(jié)構(gòu)示意圖電子層電子數(shù)目原子核原子核所帶電荷數(shù)試著畫出1-18號原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖鉀原子（K）的原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖：鉀離子（K+）的原子結(jié)構(gòu)示意圖+192881+19288試著畫出下列離子的離子結(jié)構(gòu)示意圖H+Na+Mg2+Al3+S2-Cl-O2-N3-P3-F-Ca2+二、核外電子排布的一般規(guī)律——“一低四不超”1、能量規(guī)律——能量最低原理：核外電子總是先排布在能量較低的電子層里，然后由里向外，依次排布在能量逐漸升高的電子層2、數(shù)量規(guī)則——四不超：（1）每層最多容納電子數(shù)為2n2（2）最外層不超過8個電子（K層為最外層時不超

過2個電子）（3）次外層不超過18個電子（4）倒數(shù)第三層不超過32個電子注：以上規(guī)律是相互聯(lián)系，不能孤立地理解。【自我小測】1.思考辨析:(1)鉀原子的結(jié)構(gòu)示意圖是。(

)(2)Na+和Na的核外電子排布相同。(

)(3)某粒子的核外電子排布為兩層,則該粒子的質(zhì)子數(shù)一定小于或等于10。(

)(4)K層電子數(shù)不超過8個。(

)××××1．某元素的原子核外有三個電子層，M層的電子數(shù)是L層電子數(shù)的1/2，則該元素的原子是（）A.Li B.Si C.Al D.K2．下面關(guān)于多電子原子核外電子的運動規(guī)律的敘述正確的是（

）A．核外電子是分層運動的

B．所有電子在同一區(qū)域里運動C．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動

D．能量低的電子在離核遠的區(qū)域繞核旋轉(zhuǎn)BA二、元素周期表1、原子序數(shù)二、元素周期表原子序數(shù)探究問題1：什么叫原子序數(shù)？原子序數(shù)與元素的原子結(jié)構(gòu)之間有什么內(nèi)在聯(lián)系？探究問題2：在元素周期表中，元素排列的原則是什么1、原子序數(shù)按照元素在周期表中的順序給元素編號，得到原子序數(shù)原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)2、周期表編排原則把電子層數(shù)目相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，再把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排列成一縱列。二、元素周期表3、結(jié)構(gòu)：（1）周期

周期（橫行）短周期長周期第一周期：2種元素第二周期：第三周期：8種元素8種元素第四周期：18種元素第五周期：18種元素第六周期：32種元素（鑭系：57-71，共15種

）第七周期：32種元素（錒系：89-103，共15種）小結(jié)：七橫七周期，三短四長（2）族族（縱行）主族：ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA共七個主族副族：ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共七個副族第Ⅷ族：三個縱行(8、9、10），位于ⅦB與ⅠB中間

0族：稀有氣體元素小結(jié)：十八縱行十六族，七主七副一VIII一0

（2）16個族七個主族（A）

：由長周期和短周期元素組成，IA~VIIA位于第1、2、13、14、15、16、17縱行一個第Ⅷ族：位于第8、9、10三個縱行一個0族：稀有氣體元素族，位于第18縱行主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)＝最高正價數(shù)

主族序數(shù)＝主族元素的最高正價數(shù)＝8－最低負(fù)價數(shù)七個副族（B）

：僅由長周期元素組成，IB~VIIB位于第11、12、3、4、5、6、7縱行二、元素周期表周期表結(jié)構(gòu)列數(shù)123456789101112131415161718類別主族副族VIII族副族主族0族名稱IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIII族IBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0族說明：（1）電子層數(shù)=周期序數(shù)；（4）由于存在鑭系和錒系，且分別位于第六周期和第七周期的第IIIB族，所以第IIIB族是元素種類最多的族（2）主族元素族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)（3）主族元素由短周期和長周期元素共同構(gòu)成，副族元素完全由長周期元素構(gòu)成（5）過渡元素：從第IIIB族到第IIB族共10個縱行，包括了第VIII族和全部副族元素，全部為金屬元素，統(tǒng)稱為過渡元素。

（6）逢三必變，即第3縱行是第IIIB族，第13縱行是第IIIA族（7）族的別稱（1）第IA族稱為——堿金屬元素（2）第IIA族稱為——堿土金屬元素（3）第IVA族稱為——碳族元素（4）第VA族稱為——氮族元素（5）第VIA族稱為——氧族元素（6）第VIIA族稱為——鹵族元素（7）0族稱為——稀有氣體元素

探究問題1：同周期ⅡA、ⅢA族元素的原子序數(shù)的差值存在哪些可能？探究問題1：同周期ⅡA、ⅢA族元素的原子序數(shù)的差值：第2或第3周期差值1；第4或第5周期差值11；第6或第7周期差值254、元素周期表中方格的內(nèi)容：原子序數(shù)、元素符號、元素名稱、相對原子質(zhì)量課堂練習(xí)：1.已知某主族元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下，判斷其位于第幾周期？第幾族？+5528181881+3528187第四周期第VIIA族第六周期第IA族2.主族元素在周期表中的位置取決于該元素的（）A.相對原子質(zhì)量和核外電子數(shù)B.電子層數(shù)和最外層電子數(shù)C.相對原子質(zhì)量的最外層電子數(shù)D.電子層數(shù)的次外層電子數(shù)B3、A、B、C為短周期元素，它們的位置關(guān)系如圖所示，已知B、C兩元素原子序數(shù)之和是A元素的原子序數(shù)的4倍。（1）寫出A、B、C的元素符號：A__________、B__________、C________。（2）A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為___________，B在周期表中的位置___________，C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為__________，（3）A的氫化物分子式為_________。答案：（1）OPCl（2）

第三周期第ⅤA族

（3）H2OABC+826三、核素問題：元素的概念？

元素是具有相同質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）的一類原子的總稱

1、定義：把具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素。2、同位素：例如：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素（即同一元素的不同核素互稱為同位素）“同位”是指核素的質(zhì)子數(shù)相同，在元素周期表中占有相同的位置元素、核素、同位素、同素異形體的區(qū)別

元素核素同位素同素異形體概念范圍特性決定因素實例用途、具有相同核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）的同一類原子的總稱具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素同種元素形成的不同單質(zhì)宏觀概念，是多個具有相同質(zhì)子數(shù)的原子的總稱微觀概念，指元素的具體的某種原子微觀概念，指同一元素的不同原子之間的關(guān)系單質(zhì)只講種類，不講個數(shù)化學(xué)反應(yīng)中的最小微粒物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同一般地，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)組成元素、結(jié)構(gòu)和都屬于氧元素是不同的核素互為同位素O2和O3，金剛石和石墨，紅磷和白磷，互為同素異形體同位素的應(yīng)用：考古時利用

測定一些文物的年代，

用于

制造氫彈，利用放射性同位素釋放的射線育種3、元素的相對原子質(zhì)量：就是按照該元素各種核素原子所占的一定百分比算出的平均值補充：1、不含中子的元素是H；2、不含電子的離子是H+；3、最輕的金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)分別是Li和H4、其單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的非金屬元素是Br；5、地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素分別

是O和Al三、核素3、相對原子質(zhì)量各種核素的相對原子質(zhì)量與其所占百分比的乘積之和

天然存在的同位素，相互間保持一定的比率。元素的相對原子質(zhì)量，就是按照該元素各種核素所占的一定百分比計算出的平均值6、其單質(zhì)在空氣中含量最大的元素是N；7、組成物質(zhì)種類最多的元素和單質(zhì)硬度最大

的元素都是C8、最活潑的非金屬元素和金屬元素分別是F和Cs9、焰色反應(yīng)呈黃色和紫色的元素分別是鈉元素

和鉀元素（四）原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)一、堿金屬元素

1、結(jié)構(gòu)特點元素名稱元素符號核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑堿金屬元素鋰

0.152鈉0.186鉀0.227銣0.248銫0.265+321+11281+192881+37281881+5528181881LiNaKRbCs3111937551111123456依次增大依次增多知識回顧問題原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系是怎樣的？原子的最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì)：一般說來，原子最外層電子數(shù)少于4個的在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，原子最外層電子多于4個的在化學(xué)反應(yīng)中容易得到電子原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)1、堿金屬思考與討論問題一、在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數(shù)、原子半徑的變化有什么特點？在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數(shù)逐漸增大、原子半徑逐漸增大原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)1、堿金屬思考與討論問題二、觀察堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，它們的原子核外電子排布有什么特點？從哪一點能夠推出堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)具有相似性？核外電子排布的特點：一、從上往下，電子層數(shù)逐漸增大二、最外層電子數(shù)相同最外層電子數(shù)相同，推出堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)具有相似性1、堿金屬(1)堿金屬的原子結(jié)構(gòu)特點相同點：原子核外最外層電子都是1遞變性：從上到下隨原子序數(shù)遞增，堿金屬元素的原子核外電子層數(shù)遞增，原子半徑遞增原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)1、堿金屬(2)堿金屬的化學(xué)性質(zhì)堿金屬化學(xué)性質(zhì)的比較探究2、化學(xué)性質(zhì)（1）與氧氣反應(yīng)：4Li+O22Li2O

、2Na+O2Na2O2規(guī)律：Li與O2反應(yīng)，常溫或加熱均生成Li2O；

Na與O2反應(yīng)，常溫生成Na2O，加熱生成Na2O2；

K與O2反應(yīng)，常溫生成K2O2，加熱生成KO2(超氧化鉀)Rb、Cs燃燒時生成更復(fù)雜的氧化物（2）與Cl2反應(yīng)：生成氯化物（3）與H2O反應(yīng)：通式：2R+2H2O=2ROH+H2↑現(xiàn)象：浮、熔、游、響、紅（4）與非氧化性酸反應(yīng)：通式：2R+2H+=2R++H2↑（5）與鹽反應(yīng)：先與水反應(yīng)，再與鹽反應(yīng)小結(jié)：元素金屬性強弱的比較（1）同主族元素，從上到下，失電子能力依次增強，還原性依次增強，金屬性依次增強（2）金屬與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度，越容易者，金屬性越強（3）最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱，堿性越強，金屬性越強3、物理性質(zhì)堿金屬單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度熔點沸點LiNaKRbCs銀白色，柔軟略帶金屬光澤，柔軟從上往下依次增大，但K比Na小

從上往下依次降低從上往下依次降低注：

1、鉀、鈉保存在煤油中，鋰保存在石蠟中

2、鉀、鈉著火用沙土蓋滅

3、鉀、鈉用完可放回原試劑瓶

4、焰色反應(yīng)中，鈉顯黃色，鉀透過藍色鈷玻璃顯紫色

二、鹵族元素

1、結(jié)構(gòu)特點元素名稱元素符號核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑鹵族元素氟F氯Cl溴Br碘I9173553+927+17287+3528187+53281818772345從上往下依次增大2、物理性質(zhì)鹵素單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度熔沸點F2淡黃綠色氣體Cl2黃綠色氣體Br2深紅棕色液體I2紫黑色固體逐漸增大逐漸升高逐漸加深3、化學(xué)性質(zhì)（1）與金屬反應(yīng)：2R+nX2=2RXn（X：F、Cl、Br、I）（2）與H2的反應(yīng)：F2+H2=2HFCl2+H2=======2HCl光照或點燃Br2+H22HBrI2+H22HI在暗處劇烈化合并發(fā)生爆炸，生成的HF很穩(wěn)定光照或點燃發(fā)生反應(yīng)，生成的HCl較穩(wěn)定加熱至一定溫度才反應(yīng)，生成的HBr不如HCl穩(wěn)定不斷加熱才能緩慢反應(yīng)，HI不穩(wěn)定；在同一條件下同時分解為H2和I2，為可逆反應(yīng)穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI（3）與H2O反應(yīng)：X2+H2O=HX+HXO（X：Cl、Br、I）氟特殊：2H2O+2F2=4HF+O2（4）與堿溶液反應(yīng)：X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O（X：Cl、Br、I）氟先與水反應(yīng)生成HF，HF再與堿反應(yīng)（5）與SO2反應(yīng)：X2+SO2+2H2O=2HX+H2SO4（X：Cl、Br、I）（6）鹵素單質(zhì)的置換反應(yīng)：