《化学竞赛——元素周期表》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学竞赛——元素周期表（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、原子结构 元素周期律 一、原子的组成 (一)元素和原子序数 1.元素 原子核里质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称. 2.原子序数 元素按核电荷数由小到大排列成序,形成的原子序号. (二)原子的组成 1.组成 原子由原子核和核外电子组成,原子核又是由质子和中子组成的. 2.电荷数 原子不带电,但是原子中的电子和质子带电.其电荷数的关系是 原子序数=核内质子数=核电荷数=核外电子数 3.质量数 由于电子的质量很小,可忽略不计,因此,原子的质量可近似认为 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 4.标记 X代表元素符号,A代表质量数,Z代表质子数 .即:核外电子排布的一般规律：1、K层为最外
2、层时，最多容纳电子数-。2、其他各层为最外层最多容纳电子数-。3、次外层最多容纳电子数-。4、倒数第三层最多容纳电子数-。5、第n层最多容纳电子数-。2个8个 18个 32个2n2个注意：多条规律必须同时兼顾。 同位素 1.同位素定义质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。 2.同位素是中子数不同,但是它们的核电荷数,核外电子数相 同,因此它们的化学性质相同. 3.同位素有稳定同位素和放射性同位素两种 4.衰变放射性同位素能从原子核中自发地放射出射线,发生了原子 核反应,结果原来的同位素变成了另一种新元素,这种变化叫 衰变. 5.示踪原子放射线同位素的原子放射出来的射线,很容易被灵敏的探测
3、 仪器发现,故叫”示踪原子” 6.原子量的计算原子量是按照各种天然同位素原子所占的原子个数百分比计 算出的平均值.例如:氯元素的近似相对原子量为:3575.53% + 3724.47%=35.451.原子核外电子排布的周期性变化考察118号元素原子的最外层电子排布，作数学处理后，得到2、若 X、Y是第 1周期以外的短周期元素，它们可以形成化合物 XmYn，且离子均具有稀有气体原子的电子层结构，则 X、Y 两原子的原子序数a、b的关系可表示为、 、。 ab+m+nab+m+ n - 8ab+m+n-161、两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前 10号元素中，满足上
4、述关系的元素共有( )A 、 1 对 B、 2 对 C 、 3 对 D 、 4 对 请回答：2.原子半径的周期性变化已知下列元素的原子半径,根据以下数据：磷原子的半径(10-10m)可能的范围围是 。 （1.02，1.17）10-10m已知a X（m+1）+，b Ym+，c Zn-，d R（n+1）- 离子具有相同的电子层结构 （1）比较X、Y、Z、R 的原子半径大小：（3）a可表示为(用字母表示) ：a =b+1 a =c+m+n+1 a = c+m+n+1 YXRZRZ YX（2）比较 X（m+1）+，Ym+， Zn-，R（n+1）- 半径大小：3.元素主要化合价的周期性变化价电子:元素原
5、子的最外层电子或某些元素的原子的次外层或倒数第三层的部分电子。 主族元素的最高正化合价等于它所在族的序数。 非金属最高正价+|负化合价|=8若 R 元素的最高正化合价为+ n ，写出气态氢化物的通式 ： 最高价氧化物对应水化物的通式： H(8-n)R; RH(8-n) H2xRO( n/2+ x )4.第一电离能的周期性变化不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量，称为 第一电离能，它是判断元素金属性的实验依据，（设其为E） 如下图所示。试分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。（1）同主族内不同元素的E值变化的特点是：_. 各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的_ 变化规律。 随
6、着原子序数增大，E值变小 周期性 （2）估计1mol气态 Ca 原子失去最外层一个电子所需能量 E值的范围_ b , 可以得到的结论是 C(g) - e - = C+(g) ; H = + c KJ/molD(g) - e - = D+(g) ; H = + d KJ/mol 若c 1.7时，一般为离子键，x 1.7，一般为共价键，试推断 ：AlBr3中化学键类型是 。 预测元素周期表中，x 值最小的元素的位置：0.931.61 x 值大，原子半径小共价键，x 1.55 第七周期，A 族周期 元素种类始末元素 121H -2He 283Li -10Ne11Na -18Ar83短周期418 18
7、 325 619K -36Kr37Rb -54Xe55Cs -86Rn长周期726不完全周期镧系元素:5771号，共15种锕系元素:89103号，共15种超铀元素:92号以后（由人工合成之故）各各周期稀有气体电子排布：周期稀有气体电子排布：1 1： 2 2种元素种元素 2 2： 8 8 种元素种元素 3 3： 8 8种元素种元素 4 4 ：1818种元素种元素 5 5 ：1818种元素种元素 6 6 ：3232种元素种元素 7 7 ：2323种元素种元素短短 周期周期长长 周期周期 不完不完 全周期全周期He 2He 2Ne 2 8Ne 2 8 ArAr 2 8 8 2 8 8 Kr 2 8
8、18 8Kr 2 8 18 8 XeXe 2 8 18 18 8 2 8 18 18 8RnRn 2 8 18 32 18 8 2 8 18 32 18 8三长三短一不全三长三短一不全据报道，俄罗斯科学家最近合成出第114号元素的原子。该原子的质量数是289，存在时间达30s。试判断该元素应排在周期表的什么位置。第七周期第A族总结： 族周期 1 2 3 4 5 6 7A A A A A A A 0非金属性逐渐增强金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增强稀有气体元素B AlSi GeAs SbTe Po At“位、构、性位、构、性”的关系的关系 结构结构位置位置性质性质 周期周期 族族判断元
9、素推判断元素推 出位置出位置通过位置运通过位置运 用递变规律用递变规律(1)(1)核电荷数、原子序数核电荷数、原子序数(2)(2)核外电子核外电子电子层电子层最外层电子最外层电子物理性质物理性质 元素性质元素性质 单质性质单质性质 化合物的性质化合物的性质 离子性质离子性质1.核外电子排布洪特规则的特例：在等价轨道的全充满（p6，d10， f14）、半充满（p3，d5，f7）全空时(p0,d0,f0)的状态， 具有较低的能量和较大的稳定性。一.核外电子排布规则1.最低能量原理电子在原子轨道上的排布，要 尽可能使电子的能量最低。 2.保里不相容原理每个原子轨道最多只能容纳 两个电子，且自旋方向必
10、须相反。即原子中不能存 在四个量子数都相同的电子。 3.洪特规则电子在等价轨道（能量相同的轨道 ）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋 方向相同。这种排布，电子的能量最低。波函数和原子轨道 薛定谔方程 波函数和原子轨道 一定的波函数表示电子的一种运动状态， 状态轨道。 波函数叫做原子轨道，即波函数与原子轨 道是同义词。 原子轨道的形状 原子的电子排布和电子构型1、短周期电子的排布电子填充轨道顺序： 1S2S 2P 3S 3PH 1S1He 1S2Li 1S2 2S1Be 1S2 2S2B 1S2 2S22P1C 1S2 2S22P2N 1S2 2S22P3O 1S2 S2 2 2P4F
11、1S2 2S22P5Ne 1S2 2S22P6Na 1S2 2S22P6 3S1Mg 1S2 2S22P6 3S2Al 1S2 2S22P6 3S23P1Si 1S2 2S22P6 3S23P2P 1S2 2S22P6 3S23P3S 1S2 2S22P6 3S23P4Cl 1S2 2S22P6 3S23P5Ar 1S2 2S22P6 3S23P6原子核外电子排布式按照原子轨 道能量由低到高的顺序填写轨道表示式1s2s, 2p3s, 3p, 3dE能层、能级、轨道能层、能级、轨道多电子原子结构屏蔽效应 在多电子原子中，每个电子不仅受到 原子核对它的吸引力，而且还要受到其 它电子的斥力。我们把这
12、种内层电子的 排斥作用考虑为对核电荷的抵消或屏蔽 ，相当于使核的有效核电荷数减少。 Z*=Z E= = 由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵消 了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低， 削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称 为屏蔽作用和屏蔽效应。 为了计算屏蔽参数，斯莱脱Slater提出规则可 近似计算。 Slater规则如下：将原子中的电子分成如下几组： (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s, 5p) 余类推。(a)位于被屏蔽电子右边的各组，对被屏蔽电 子的0，可以近似地认为，外层电子对 内层电子没有屏蔽作用。 (b)1s轨道上的2个电子之间的 0
13、.30/e 其 它主量子数相同的各分层电子之间的 0.35/e (c)被屏蔽的电子为ns或np时，则主量子数为 （n1）的各电子对它们的0.85/e，而 小于（n2）的各电子对它们的1.00/e (d)被屏蔽的电子为nd或nf时，同组电子屏蔽为 0.35/e，则位于它左边各组电子对它的屏蔽 常数1.00/e。计算铝原子中其它电子对一个3p电子的值 。 解：铝原子的电子排布情况为1s22s22p63s23p1按斯莱脱规则分组：(1s)2(2s,2p)8(3s,3p)3 根据（b）得，(3s,3p)3中另外两电子对被屏蔽的一个3p电 子的0.352 根据（c）得，(2s,2p)8中的8个电子对被屏
14、蔽电子的 0.858；而(1s)2中的2个电子对被屏蔽电子的 1.002 故0.3520.8581.0029.50 19K的电子排布是1s2，2s2 2p6, 3s2 3p6 , 4s1 而不是1s2，2s2 2p6, 3s2 3p6 , 3d1？ (1s2) (2s2 2p6) (3s2 3p6 ) (4s1) Z = 19 (0.858 + 1.0 10) = 2.2 E = (2.22/ 42) 13.6 = 4.114eV(1s2) (2s2 2p6) (3s2 3p6 ) (3d1) Z = 19 ( 18 1) = 1 E = (12/ 32) 13.6 = 1.51eV钻穿效应 在原子中，对于
