原子结构和元素的性质概要

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1、原子结构和元素的性质,能层与能级 1.能层 （1）定义：在多电子的原子核外电子的能 量是不同的，按电子的能量差异，可 以将核外电子分成不同的能层。,（2）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：,每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。,2.能级 （1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子， 能量可以不同，还可以把它们分成能级。,（2）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：,小结：1.任一能层的能级数等于该能层的序数。 2.在同一能层中，原子的序号的顺序是EnsEnpEndEnf。不同层 中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以s、p、d、f排 序的各能级可容纳的的最多电子数依次为1、3、5、

2、7的二倍，即 2、6、10、14。,基态与激发态、光谱 1.基态原子与激发态原子 （1）基态原子：处于最低能量 的原子叫基态原子。 （2）激发态原子： 当基态原子的电子 吸收能量后，电子 会跃迁到较高的能 级，变成激发态原 子。,2.原子光谱: 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释 放不同的光，可以用光谱仪摄取各种 元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总 称为原子光谱。 3.原子光谱的应用： 在现代化学中，常利用原子光谱的特征 谱线,通过光谱分析从而来鉴定元素。,锂、氦、汞的吸收光谱,图1-2 构造原理,1.电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象

3、地把它叫做“电子云”,电子云与原子轨道,2. 原子轨道：电子云轮廓图称为原子轨道,3. 原子轨道的特点,s能级的原子轨道图,p能级的原子轨道图,原子轨道的特点,4. 各能级包含的原子轨道数：,第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示 （在图中每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子）：,由图总结： 每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？ 当电子排布在同一能级时，又什么规律？,第二周期元素基态原子的电子排布图,1.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反（用“”表示） 泡利原理 2.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。 洪特规则

4、,3.各电子层包含的原子轨道和可容纳的电子数目,4.各原子轨道的能量高低： 多电子原子中，电子填充电子轨道时， 原子轨道能量的高低存在以下规律:,(1).相同电子层上原子轨道能量的高低： nsnpndnf (2).形状相同的原子轨道能量的高低： 1s2s3s4s (3).电子层和形状相同的原子轨道的能量相 等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。,小结,电子在排布时必须遵循的规律 (1).能量最低原理； (2).泡利原理； (3).洪特规则。,四、构造原理和能量最低原理 1.构造原理：随着原子核电荷数的递增， 绝大多数元素的原子核外电子排布将遵 循图1-2的排布顺序，其实质是各能级的 能量

5、高低顺序，可由下列公式得出 ns(n-2)f(n-1)d np(n表示能层序数)。,从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理？,思考与交流,3d104s1,4d105s1,5d106s1,3d94s2,4d95s2,5d96s2,有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如Cu、Ag、Au等。,交流讨论： (1)元素原子核外电子排步的周期性变化有什么特点？ (2)元素周期表结构如何？ (3)元素的原子结构与元素在周期表中位置有什么关系？,请根据构造原理，写出 F、Cl、Br Li、Na、K 简化电子排布式,复 习,一、原子结构与元素周期表,结论,随着

6、原子序数的增加，元素原子的外围电子层排布呈现周期性的变化： 每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子层排布重复出现从ns1 到 ns2np6 的周期性变化。 最外层电子数：从1到8 元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复,1、横行 七个周期；2，8，8，18，18，32种；每一周期开头第一个元素的最外层的排布通式为ns1，结尾元素的电子排布式为ns2np6;第一周期只有一个1s能级，其结尾元素的电子排布式为1s2，跟其他周期的结尾元素的原子电子排布式不同。,科学探究（教材p14),2、纵列,18个纵列； 除零族元素中He（2s2）与其它稀有气体ns2np6不同外，其余相等

7、。,每个纵列的价电子构型和它们的族序数有什么联系？,主族：价电子层为ns或ns np型 副族：价电子层一般出现d原子轨道等,3、周期表的区域划分 s区，p区，d区， ds区，f区共5个区从元素的价电子层结构可以看出，s区，d区， ds区的元素在发生化学反应时容易失去最外层及倒数第二层的电子，表现金属性，属于金属。,4、族 元素周期表可分为7主族，7副族，0族和一个第族；副族元素介于s区元素（主要是金属元素）和p区（主要是非金属）元素之间，处于由金属向非金属过渡的区域，因此，把副族元素又称为过渡元素,5、 这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。同周期元素从左到右非金属性

8、增强，同主族从上到下非金属性减弱，结果使元素周期表右上方三角区内的元素主要呈现出非金属性。 6、由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，处于非金属三角区边缘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准金属。,原子核外电子排布与元素周期表结构有什么内在联系？,周期序数=最大能层数 主族元素： 族序数=最外层电子数 (ns+np或ns),副族BB(价电子总数1112)： 族序数=最外层电子数ns1-2 副族BB (价电子总数37) 族序数= nS2+（n-1）d1-5 族 价电子总数为8、9、10， 分别对应于族1、2、3列,3.10,根据元素原子的外围

9、电子排布的特征。可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区。,金属区域,非金属区域,1下列元素是主族元素还是副族元素？第几周期？第几族？,（1）1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 （2）Ar3d10 4s1,2由下列元素在周期表中的位置，给出其原子的价电子层构型,（3）第四周期第B族 （4）第六周期第A族,练习1,练习2,已知某元素的原子序数是25，写出该元素原子的电子排布式，并指出该元素的名称、符号以及所属的周期和族。,熟记136号元素名称、顺序！,练习3,已知某元素在周期表中位于第五周期、A族。试写出该元素的基态原子的电子排布式、元素名称、符号和原子序数。,s区元素：最

10、后一个电子填充在s能级上的元素。结构特点：ns1和ns2，包括A族和A族。除氢外均为金属。 P区元素：最后一个电子填充在p能级上的元素。结构特点：ns2np1-6。 包括A族-A族和0族。绝大多数为非金属。,小结：原子的电子层结构与元素的分区,d区元素：最后一个电子填充在d能级上的元素。结构特点：（n-1）d1-9ns1-2。 包括B族-B族和第族。 ds区元素：d能级填满并且最后一个电子填充在s能级上的元素。结构特点：（n-1）d10ns1-2，包括B族和B族。 f区元素：最后一个电子填充在f能级上的元素。 包括镧系和锕系。d区、ds区和f区元素称过渡元素。,二、元素周期律,包括 ：,定义：

11、,元素化合价 、金属性和非金属性、原子半径、电离能和电负性等的周期性的变化,中学化学资料网 http:/www.e-,还原性减弱，氧化性增强,稳定性增强,碱性减弱，酸性增强,逐渐缩小,同周期主族元素性质递变规律,同主族元素性质递变规律,原子半径离子半径增大,单质还原性增强， 单质氧化性减弱,气态氢化物稳定性减弱,最高价氧化物的水化物的 酸性减弱，碱性增强,阳离子的氧化性减弱,阴离子的还原性增强,1、原子半径的周期性变化,原子半径的大小取决于_、 _ 两个因素；电子的能层越多，电子之间的负电排斥使原子半径_ ；核电荷数越大，核对电子的引力越大，将使原子半径_。,能层数,核电荷数,增大,缩小,思维

12、拓展：微粒半径的比较方法,首先看微粒的电子层数，电子层越多则微粒半径越大； 电子层数相同时再看微粒的核电荷数，核电荷数越大则微粒的半径越小； 电子层数和核电荷数都相同，则看最外层电子数。最外层电子数多，半径大。反之，半径小。,下列微粒中，半径大小的次序正确的是 AK+Ca2+Cl-S2- BCa2+K+S2-Cl- CCa2+K+Cl-S2- DS2-Cl-K+Ca2+,练习4,C,2、元素电离能及其周期性变化,第一电离能:P18 M（g） - e M+（g）,意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子,元素的第一电离能大致有何周期性？,同一周期：

13、由左至右大致增大,同一主族：由上至下大致减小,学与问,1、碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？ 第一电离能越小，越容易失去电子，金属的活泼性越强。因此，碱金属的第一电离能越小，金属的活泼性越强。,2钠、镁、铝逐级失去电子的电离能为什么越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？,学与问,阳离子所带正电荷数增大,再失去1个电子需克服的电性引力越来越大,消耗的能量越来越大,2.问：元素第一电离能大小与原子失电子能力有何关系？,1.元素第一电离能定义：元素第一电离能是指气态原子失去一个电子形成1价气态阳离子所需的最低能量。,元素第一电离能的周期性变化,第一电离能越小，原子越易失去第一个

14、电子； 第一电离能越大，原子越难失去第一个电子。,思维拓宽：你能说出什么是第二电离能、第三电离能吗？讨论后回答。,第二电离能：是指1价气态离子失去一个电子形成2价气态离子所需的最低能量称该元素的第二电离能。用I2表示。类似用I3、I4.表示元素的第三、四.电离能等。,观察分析下表电离能数据回答问题：,问题： 解释为什么锂元素易形成Li，而不易形成Li2；镁元素易形成Mg2，而不易形成Mg3？,参考答案：从表中数据可知：Li元素的I2远大于I1，因此Li容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即Li易形成Li，而不易形成Li2 。镁元素的I1、I2相差不大，I3远大于它们，说明镁容易失去两个电

15、子，而不易失去第三个电子，因此镁易形成Mg2，而不易形成Mg3。,观察分析下图元素第一电离能的变化情况，寻找它们的变化有哪些规律？同时你是否还能发现一些问题？请讨论总结。,3.元素第一电离能的变化规律,规律和问题：,1.总体上：金属元素的第一电离能都 ，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都 。,较大,较小,2.同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。,3.同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。,4.在同一周期中第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素。,5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能。,总结一下,为什么？,为什么？,为什么?,为什么？,为什么？,第二周期元素的第一电离能,第三周期元素的第一电离能,注意观察第二、第三周期中的Be、N和Mg、P元素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关系：,1.总体上：金属元素的第一电离能都 较小 ，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都 较大 ；为什么？,参考解答：因为金属元素原子的最外层电子数都比较少，容易失去电子，所以金属元素的第一电离能都比较