选修物质结构和性质原子结构与元素性质.pptx

一、原子结构与元素周期表一、原子结构与元素周期表第1页/共35页（1）能级组ns到np为第n能级组，(n-1)d或(n-2)f也属于第n能级组。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。电子进入能级组的顺序为：ns(n-2)f(n-1)dnp1 1、能级组和元素的周期能级组和元素的周期第2页/共35页能级组对应周期。第1周期仅1s能级。第n周期ns能级到np能级。元素的外层电子结构从ns1开始到np6结束。元素的数目与能级组最多能容纳的电子数目一致。（2）元素的周期 周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自对应一个周期。共有七个能级组，所以共有七个周期。第3页/共35页第4页/共35页价电子：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。族：周期表根据价层电子，把性质相似的元素归为一族。2 2、价层电子与族、价层电子与族第5页/共35页（1）主族：周期表中共有IAA 7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）族：有三列元素，(n-1)d及ns电子数和为810；（4）副族：IBB 7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。BB族，族数等于(n-1)d及ns电子数的总和；IB、B族，完成(n-1)d10结构；ns电子数等于族数。第6页/共35页第6、7周期，B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。B族到B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。第7页/共35页3、元素分区：据价电子，周期表为5个区。sdpfds第8页/共35页s区：元素价层电子是ns1和ns2，IA和A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。p区：价层电子是ns2np16，AA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。第9页/共35页d区：价层电子组态为(n-1)d18ns2，有例外。BB族元素，金属，有多种氧化值。ds区：价层电子组态为(n-1)d10ns12，IB和B族，它们都是金属，一般有可变氧化值。f区：价层电子组态(n-2)f014(n-1)d02ns2，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。第10页/共35页1234567IA VIIIAIIA IIIA IVA VA VIA VIIAIIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB镧系錒系 s 区ns1ns2d 区(n-1)d18ns2p 区ns2np16f 区(n-2)f014(n-1)d02ns2ds区(n-1)d10ns12第11页/共35页S S区p p区d d区dsds区f f区nsns1-21-2nsns2 2npnp1-61-6（n-1n-1）d d1-91-9nsns1-21-2（n-1n-1）d d1010nsns1-21-2（n-2n-2）f f0-140-14（n-1n-1）d d0-20-2nsns2 2AA、AAAAAA和零族BBBB和族BB、BB镧系和锕系第12页/共35页4、过渡元素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过渡元素原子的最外层电子数较少，除钯外都只有12个电子，所以它们都是金属元素。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。第13页/共35页第14页/共35页第15页/共35页二、元素周期律二、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）van der 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）第16页/共35页第17页/共35页主族元素第18页/共35页 元素的原子半径变化趋势第19页/共35页 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。第20页/共35页主族元素：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 1pm第21页/共35页2、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I1I2I3.第22页/共35页 因因为为从从原原子子中中取取走走电电子子均均需需提提供供能能量量，所所以以电电离离势均为正值。且势均为正值。且I越大，原子越难失去电子。越大，原子越难失去电子。对同一原子：对同一原子：I1I2I3阳离子中核电荷数核外电子数阳离子中核电荷数核外电子数 核核对对核核外外电电子子的的吸吸引引力力更更大大，再再继继续续失失去去电电子子更更难难。故故正正电电荷荷越越高高，Ii越越大大。这这里里同同时时也也包包含含了了半半径径对对Ii的影响。的影响。第23页/共35页(2)影响因素影响因素A、原子半径、原子半径：原子半径越大，电离能越小。原子半径越大，电离能越小。B、核核电电荷荷数数：核核电电荷荷数数越越大大，对对电电子子的的吸吸引引力力越越大大，I I越越大大。同同周周期期元元素素具具有有相相同同的的电电子子层层数数，从从左左到到右右，有有效效核核电电荷荷增增大大，原原子子半半径径减减小小，和和对对外外层层电电子子的的吸吸引引能能力力加加大大，越越不不易易失去电子，故失去电子，故I I越大（总趋势）。越大（总趋势）。C、电电子子构构型型：全全充充满满、半半充充满满I Ii i较较大大。因因为为全全充充满满和和半半充充满满的电子构型较为稳定（相对于相邻原子）。的电子构型较为稳定（相对于相邻原子）。第24页/共35页第25页/共35页（3）电离势的周期性变化）电离势的周期性变化每每个个周周期期的的第第一一个个元元素素(氢氢和和碱碱金金属属)第第一一电电离离能能最最小小，最最后后一个元素一个元素(稀有气体稀有气体)的第一电离能最大。的第一电离能最大。从从第第一一周周期期到到第第六六周周期期，元元素素的的第第一一电电离离能能在在总总体体上上呈呈现现从从小小到到大大的的周周期期性性变变化化，而而且且，随随周周期期序序数数增增大大，在在大大体体上上呈呈现现第第一一电电离离能能变变小小的的趋趋势势（HeHe、NeNe、ArAr、KrKr、XeXe、RnRn第第一一电电离离能能逐逐个个降降低低，H H、LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs的的第第一一电电离离能能也也逐逐个个降降低低，尽尽管管后后几几个个碱碱金金属属的的电电离离能能相相差差不不大大K K：418.6418.6；RbRb：402.9402.9；CsCs：375.6375.6；FrFr：约：约375kJ/mol375kJ/mol）。）。第第一一电电离离能能大大小小是是碱碱金金属属最最活活泼泼而而稀稀有有气气体体最最不不活活泼泼的的最最主主要原因。要原因。第26页/共35页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：Li Be B C N O F Ne原子半径：123 89 88 77 70 66 64 131I1(ev):5.39 9.32 8.30 11.26 14.53 13.62 17.42 21.56 A A 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。第27页/共35页（3）电离势的应用）电离势的应用第28页/共35页 右图表示元素X X的头五级电离能的对数值，试推测X X可能是哪些元素？X可能是Mg、Ca、Sr或Ba 第29页/共35页3、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。第30页/共35页鲍林（Pauling）电负性PX：1932,1932,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出的一套电负性数据。鲍林指定最活泼的非金属元素F F的电负性为的电负性为4.04.0，LiLi的电负性为的电负性为1.01.0，然后以其为标准，通过比较得到其它元素的电负性，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。叫做元素的相对电负性。H2.1Li Be B C N O F1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Na Mg Al Si P S Cl0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 0.8 1.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.9 1.9 1.9 1.6 1.6 1.8 2.0 2.4 2.8Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1 2.5Cs Ba La-Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At0.7 0.9 1.0-1.2 1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.9 1.9 2.0 2.2Fr Ra Ac-No0.7 0.9 1.1-1.3 第31页/共35页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。副族元素电负性没有明显变化规律。金属元素电负性一般小于1.8。但电负性小于或大于1.8并不是区分金属和非金属的严格界限。（2）变化规律：周期性变化 X越大，非金属性越强，氧化剂；X越小，则金属性越强，还原剂。电离势和电负性虽然都是讨论吸引电子的能力，但有不同之电离势和电负性虽然都是讨论吸引电子的能力，但有不同之处，前者是讨论基态的气态原子失电子的能力，是讨论孤立原子处，前者是讨论基态的气态原子失电子的能力，是讨论孤立原子的性质，而不是分子中原子的性质。电负性讨论的前提是分子中的性质，而不是分子中原子的性质。电负性讨论的前提是分子中原子吸引电子的能力，亦即与它相键合的原子的性质有关，而不原子吸引电子的能力，亦即与它相键合的原子的性质有关，而不是讨论孤立原子的性质，因此，应注意这两个概念用于不同的范是讨论孤立原子的性质，因此，应注意这两个概念用于不同的范畴。畴。第32页/共35页第33页/共35页第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页