組織建設(shè)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（第1課時(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表）第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，按相對(duì)原子質(zhì)量從小到大的順序?qū)⒃嘏帕衅饋?lái)，得到一個(gè)元素序列，并從最輕的元素氫開(kāi)始進(jìn)行編號(hào)，稱為原子序數(shù)，這個(gè)序列中的元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生周期性的重復(fù)，這一規(guī)律被門捷列夫稱作元素周期律。

1913年，英國(guó)物理學(xué)家莫塞萊證明原子序數(shù)即原子核電荷數(shù)。情景導(dǎo)入元素周期系：元素按原子核電荷數(shù)遞增排列的序列。元素周期表：呈現(xiàn)元素周期系的表格。元素周期系只有一個(gè)，元素周期表多種多樣。1869年，門捷列夫制作了歷史上第一張周期表，圖1-14是該表的修訂版，又稱短式周期表。門捷列夫周期表最重要的特征是從第四周期開(kāi)始每個(gè)周期截成兩截，第1-7族分主副族，第八族稱為過(guò)渡元素（第八族是鐵、鈷、鎳等“三素組”）。主副族和第八族的概念使用至今，但過(guò)渡元素的概念不同了?？茖W(xué)史話1905年，配位化學(xué)鼻祖維爾納制做了一張周期表稱為特長(zhǎng)式周期表，每個(gè)周期一行，各族元素、過(guò)渡元素、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對(duì)齊，維爾納的周期表與現(xiàn)在的周期表相似，但也有差異。比如沒(méi)有確定鑭系和錒系的元素種類，Be、Mg的位置與現(xiàn)今周期表不同?！璈…HeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMo…RuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaCeNdPr……SmEuGdTbHoErTmYb……TaW…OsIrPtAuHgTlPbBi…………RaLaαTh……………U…………Ac………………………………PbαBiαTeα……圖1-15維爾納的特長(zhǎng)式周期表1922年，玻爾獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)做了題為“原子結(jié)構(gòu)”的報(bào)告，其中有一張周期表，如圖1-16所示。它是1895年湯姆孫周期表的改進(jìn)版。在玻爾所作的改進(jìn)中，特別重要之處是把21-28、39-46等元素用方框框起。這是因?yàn)椴栍迷咏Y(jié)構(gòu)來(lái)解釋周期系了，他已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這些框內(nèi)元素的原子新增加的電子是填入內(nèi)層軌道的。玻爾已經(jīng)得知鑭后14種元素基態(tài)原子有4f電子，也用方框框起，而且第六周期為32種元素，但第七周期元素所知甚少。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關(guān)元素（同族元素），這是因?yàn)椴栆呀?jīng)知道，它們的價(jià)電子數(shù)相等。

元素周期表與原子結(jié)構(gòu)究竟有著怎樣密切的關(guān)系呢？思考：周期價(jià)層電子排布各周期增加的能級(jí)元素?cái)?shù)第ⅠA族0族0族元素原子序數(shù)一22二108三188四3618五5418六8632七118321s12s13s14s15s16s17s11s22s22p63s23p64s24p65s25p66s26p67s27p61s2s、2p3s、3p4s、3d、4p5s、4d、5p6s、4f、5d、6p7s、5f、6d、7p活動(dòng)1探究原子核外電子排布與周期的關(guān)系

元素周期系中每個(gè)周期的元素?cái)?shù),第一周期從1s1開(kāi)始,以1s2結(jié)束,只有兩種元素。其余各周期總是從ns能級(jí)開(kāi)始,以np結(jié)束,遞增的核電荷數(shù)(或電子數(shù))就等于每個(gè)周期里的元素?cái)?shù)。能級(jí)組之間能量相差較大，能級(jí)組之內(nèi)能量相差很小。能級(jí)組能量相近的能級(jí)合并成一組。共七個(gè)能級(jí)組，也就形成了7個(gè)周期。構(gòu)造原理與元素周期表1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p周期元素?cái)?shù)一

二

三四五六七2

8

8

18

18

32

32

周期與能級(jí)組、原子軌道的對(duì)應(yīng)關(guān)系短

周

期長(zhǎng)

周

期2．構(gòu)造原理與元素周期表圖1-17左側(cè)對(duì)齊的周期表（一周期一行）思考與討論1：

1950年國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）推薦了一張?jiān)刂芷诒?，?shū)末的元素周期表就是參照其新版制作的。請(qǐng)問(wèn)：怎樣將圖1-17變成書(shū)末的元素周期表？

若以一個(gè)方格代表一種元素，每個(gè)周期排一橫排，并按s、p、d、f分段，左側(cè)對(duì)齊，可以得到如下元素周期表：將2s2與p段末端對(duì)齊將p段與p段對(duì)齊d段與d段對(duì)齊f段單獨(dú)列出元素周期表的形成構(gòu)造原理與元素周期表主族序數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價(jià)電子排布式列數(shù)121314151617價(jià)電子數(shù)ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51234567主族從IA～ⅦA族，價(jià)層電子全部排布在ns或nsnp能級(jí)上。

將下列各主族元素的價(jià)電子數(shù)、價(jià)電子排布式填入表中探究核外電子排布與族的關(guān)系活動(dòng)2①主族元素價(jià)層電子排布ns1~2或ns2np1~5②0族元素價(jià)層電子排布He為1s2，其他為ns2np6主族序數(shù)=價(jià)層電子數(shù)=最外層電子數(shù)副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn26Fe27Co28Ni族數(shù)價(jià)電子排布式價(jià)電子數(shù)

ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s23456以第四周期過(guò)渡元素為例，填寫(xiě)下表7Ⅷ3d64s23d74s23d84s289101112過(guò)渡元素價(jià)層電子排布為(n－1)d1～10ns1～2。(鈀除外)ⅢB～ⅦB族：價(jià)層電子數(shù)=族序數(shù)第ⅠB、第ⅡB族：族序數(shù)=最外層(ns)電子數(shù)第Ⅷ族：族序數(shù)=該族的第1列元素的價(jià)層電子數(shù)副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn26Fe27Co28Ni族數(shù)價(jià)電子排布式價(jià)電子數(shù)

列數(shù)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s234567Ⅷ3d64s23d74s23d84s2891011123456789101112過(guò)渡元素原子的價(jià)層電子數(shù)=縱列數(shù)(鑭系、錒系除外)。以第四周期過(guò)渡元素為例，填寫(xiě)下表1、按金屬元素與非金屬元素分區(qū)金屬元素區(qū)非金屬元素區(qū)副族元素處于金屬元素向非金屬元素過(guò)渡的區(qū)域，又稱為過(guò)渡元素。元素周期表的分區(qū)活動(dòng)32、處于非金屬與金屬分界線上的元素常被稱為半金屬或類金屬

由于元素的金屬性和非金屬性之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，處于金屬與非金屬分界線上的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性，因此這些元素常被稱為半金屬或類金屬。3、按電子排布分區(qū)(按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)符號(hào)分為s、p、d、f區(qū)，第ⅠB、ⅡB族可理解為先填滿(n-1)d能級(jí)，再填入ns能級(jí)而得名ds區(qū))

根據(jù)原子結(jié)構(gòu)特征判斷元素在元素周期表中的位置電子排布式確定價(jià)層電子

排布式ns1～2ns2np1～6(n-1)d10ns1～2(n-1)d1～9ns1～2p區(qū)ds區(qū)d區(qū)s區(qū)分區(qū)

族IA、ⅡAⅢA~ⅦA、0族IB、ⅡBⅢB~ⅦB、Ⅷ族(鈀除外)1、下列各元素是主族元素還是副族元素？位于周期表中的第幾周期和哪個(gè)族？屬于哪個(gè)區(qū)？（1）1s22s22p63s23p5（2）[Kr]4d105s25p2（3）[Ar]3d34s2（4）[Ar]3d104s1（5）[Ar]4s1主族第三周期第ⅦA族p區(qū)主族第五周期第ⅣA族p區(qū)副族第四周期第ⅤB族d區(qū)副族第四周期第ⅠB族ds區(qū)主族第四周期第ⅠA族s區(qū)練習(xí)

在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，這種相似性被稱為對(duì)角線規(guī)則。它是一種經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。對(duì)角線規(guī)則活動(dòng)41.鋰和鎂的相似性元素LiNaBeMg沸點(diǎn)/℃1341881.424671100②鋰和鎂在氧氣中燃燒時(shí)只生成對(duì)應(yīng)的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應(yīng)都十分緩慢。③鋰和鎂與水的反應(yīng)都十分緩慢，并且生成的氫氧化物難溶于水，附著于金屬表面阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。①鋰與鎂的沸點(diǎn)較為接近：④鋰和鎂都能直接與氮?dú)夥磻?yīng)生成相應(yīng)的氮化物L(fēng)i3N和Mg3N2。與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)單質(zhì)氧化物氫氧化物2、鈹、鋁兩元素的性質(zhì)相似性Al2O3

+6H+=2Al3++3H2O2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑2Al

+6H+=2Al3++3H2↑Al2O3

+2OH-

=2AlO2-+H2OAl(OH)3+3H+＝Al3++3H2OAl(OH)3+

OH-＝AlO2-+2H2OBe

+2H+=Be2++H2↑Be

+2OH-=BeO22-+H2↑BeO

+2H+=Be2++H2OBeO

+2OH-=BeO22-+H2OBe(OH)2

+