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1、化学 选修三,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,分子晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,第一章 原子的结构与性质,第一节 原子结构,一、开天辟地原子的诞生,1、原子的诞生,宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子,140亿年后的今天： 氢原子占88.6% 氦原子为氢原子数1/8 其他原子总数不到1%,99.7%,2、地球中的元素,绝大多数为金属元素,包括稀有气体在内的非金属仅22种,地壳中含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca,3、原子的认识过程,古希腊哲学家留基伯和德谟克
2、立特,思辨精神,原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒,1803年 道尔顿（英）,原子是微小的不可分割的实心球体,1897年，英国科学家汤姆生,枣糕模型,1911年，英国物理学家卢瑟福,电子绕核旋转的原子结构模型,1913年，丹麦科学家玻尔 行星轨道的原子结构模型,1926年，奥地利物理学家薛定谔等 以量子力学为基础提出电子云模型,原子,原子核,核外电子,质子,中子,（正电）,不显 电性,（负电）,（正电）,（不带电）,分层排布,与物质化学性质密切相关,二、能层与能级,1、能层,电子层,能层名称,能层符号,一 二 三 四 五
3、 六 七,K L M N O P Q,从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大,每层最多容纳电子的数量：2n2,2、能级,同一个能层中电子的能量相同的电子亚层,能级名称：s、p、d、f、g、h,能级符号：ns、np、nd、nf,n代表能层,能层: 一 二 三 四,K L M &n
4、bsp; N ,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,能级：,最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14,3、注意问题,能层与能级的关系,每一能层的能级从s开始，s,p,d,f,能层中能级的数量不超过能层的序数,能量关系,EKEL EM EN,EnsEnp End Enf,EnsE(n+1) s E(n+2) s E(n+3) s,EnpE(n+1)p E(n+2)p E(n+3)p,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2,2,2,2,6,6,6,10,10,1
5、4,2,2n2,8,18,32,2n2,2n2,2n2,三、构造原理与电子排布式,1、构造原理,多电子基态原子的电子按能级交错的形式排布,电子排布顺序,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p,2、电子排布式,例：写出Zn的电子排布式,Zn为30号元素，电子共30个,依据构造原理,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10,书写时：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,写出K Ca
6、Ti Co Ga Kr Br的电子排布式,电子排布式,Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,Ar,简化,Zn：Ar 3d10 4s2,简化电子排布式,写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的简化电子排布式,价层电子：主族、0族元素最外层 副族、族最外层和次外层,特殊规则,例：写出Cr和Cu的电子排布式,全满规则,半满规则,四、电子云与原子轨道,1、电子云,薛定谔等,以量子力学为基础,处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,小黑点：概率密度,单位体积内出现的概率,小黑点越密概率密
7、度越大,电子云,小黑点不是电子！,电子云轮廓图,电子出现的概率约为90%的空间,即精简版电子云,电子云轮廓图特点,a.形状,nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形,ns能级的电子云轮廓图：球形,np能级的电子云轮廓图：哑铃形,b.电子云扩展程度,同类电子云能层序数n越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张,2、原子轨道,电子在原子核外的一个空间运动状态,定义,原子轨道与能级,ns能级,ns轨道,np能级,npx轨道,npy轨道,npz轨道,nd能级,ndz2轨道,ndx2y2轨道,ndxy轨道,ndxz轨道,ndyz轨道,同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道,简 并 轨 道,原子轨道的电
8、子云轮廓图,s轨道的电子云轮廓图,npx轨道电 子云轮廓图,npy轨道电 子云轮廓图,npz轨道电 子云轮廓图,nd轨道电子云轮廓图,五、泡利原理和洪特规则,核外电子的基本特征,能层,能级,轨道,自旋,公转,自转,大范围,小范围,磁量子数,自旋量子数,主量子数,角量子数,量子化描述,1、泡利原理,每个轨道最多只能容纳2个电子,且它们的自旋方向相反,2、洪特规则,电子总是优先单独地占据简并轨道,且它们的自旋方向相同,怎么填,填多少,3、电子排布图,例：写出O原子的电子排布图,O原子的电子排布式：,1s2 2s2 &
9、nbsp; 2p4,1s2 2s2 2p4,原子结构的表示方法,原子结构示意图,电子排布式,O原子：1s2 2s2 2p4,电子排布图,O原子,六、能量最低原理、基态与激发态、光谱,1、能量最低原理,能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理 能使整个原子的能量处于最低,基态原子：遵循泡利原理、洪特规则、能量 最低原理的原子,2、基态原子,基态原子吸收能量后，电子发生跃迁变为激发态原子,3、光谱,吸收光谱,发射光谱,光亮普带上的孤立暗线,电子吸收能量跃迁时产生,暗背景下的孤立亮线,电子释放能量跃迁时产生,同种原子的两种光谱是可以互补的,第一章 原子
10、的结构与性质,第二节 原子结构与元素性质,元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称,核素：含有一定数目质子和中子的一种原子,同位素：质子数相同中子数不同的 同一种元素的不同原子,核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数,质量数A= 质子数Z+ 中子数N,一、原子结构与元素周期表,1、周期,元素周期表的横行,特点,同周期元素电子层数相同,同周期元素从左至右原子依次序数递增,镧系：5771 锕系：89103,第七周期也称为不完全周期,周期的组成,2、族,元素周期表的纵行,族,主族：,A结尾,，AA,副族：,B结尾,， BB，B，B,族：,0族：,主族元素族序数原子最外层电子数,特点：,副族、族通称
11、过渡元素，过渡金属,一些族的别名,7,7,1,1,16,3、分区,s区,p区,d区,ds区,f区,按最后填入电子所属能级符号 ds区除外,A、A,1、2 两列,BB、 ,3 7、8 10 八列,B、B,11、12两列,AA、O,13 17、18 六列,二、元素周期律,1、原子半径,元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化,同周期主族元素：从左至右原子半径递减,同主族元素：从上至下原子半径递增,决定因素,层数,层数多半径大,电子间斥力大,核电 荷数,核电荷数大半径小,正负电荷 间引力大,电子层结构相同的离子原子序数小的半径大！,ns2,ns1,ns2np1,ns2np2,ns2n
12、p3,ns2np4,ns2np5,最高正价:+1+7;最低负价:-4-1,金属性减弱,非金属性增强,元素周期律知识回顾,同周期：从左到右原子半径逐渐减小,同主族：从上到下半径逐渐增大,一 原子半径,练习,请判断下列粒子半径的大小 （1）K Na （2）Na Mg S Cl N P F F- S2- S Al Al3+ Ca C
13、a2+ （3）Fe2+ Fe3+,微粒半径大小的比较:,三看 依据,电子层数,电子层越多 半径越大,当电子层数相同时,核电 荷数越大半径越小,当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大,元素周期表的五个分区,2、电离能,第一电离能,气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需最低能量,同周期主族元素第一电离能从左至右逐渐升高,A、A反常！比下一主族的高,逐级电离能,利用逐级电离能判断化合价,为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林于1932年首先提出了用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。经计算确定氟的电负性为4.0，锂的为1.0，并以此为
14、标准确定其它与元素的电负性。,3、电负性,原子的价电子,键合电子：参与化学键形成,孤对电子：未参与化学键形成,不同元素的原子对键合电子吸引能力,电负性越大，对键合电子吸引能力越大,电负性,以氟的电负性为4.0相对标准,学科网,同一周期，电负性从左到右逐渐增大,同一主族，电负性从上到下呈现减小趋势,判断化学键的类型,判断共价化合物中元素的化合价的正负,判断元素金属性和非金属性的强弱,电负性的应用：,对角线规则,非金属：1.8 电负性越大，非金属性越强 金 属：1.8 电负性越小，金属性越强 类金属：1.8 既具有金属性，又具有非金
15、属性,电负性相差大于1.7，形成离子键； 电负性相差小于1.7，形成共价键；,课堂练习： 一般认为：如果两个成键元素的电负性相差大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性相差小于1.7，它们通常形成共价键。查阅下列元素的电负性数值，判断：NaFAlCl3NOMgOBeCl2CO2 共价化合物（ ） 离子化合物（ ）,有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中C、E是金属元素；A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族
16、，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。A、B、C、D、E五种元素的电负性分别为2.5,3.5,0.8,2.1,1.5，请回答下列问题：,(1)A是_，B是_，C是_，D是_，E是_(用化学符号填空，下同) (2)由电负性判断，以上五种元素中金属性最强的是_，非金属性最强的是_。 (3)当B与A、C、D分别形成化合物时，B显_价，其他元素显_价。 (4)当B与A、C、D、E(与E形成E2B)分别形成化合物时，化合物中有离子键的是_ _，有共价键的是_ _。,H,O,Al,S,K,K,O,负,正,Al2O3、
17、K2O,H2O、SO2、SO3,4、金属性与非金属性,金属性：金属单质的还原性 非金属性：非金属单质的氧化性,同周期的主族元素从左至右,同主族元素从上至下,金属性减弱，非金属性增强,金属性增强，非金属性减弱,最高价氧化物对应水化物最高价氢氧化物 碱性强弱 最高价氢氧化物碱性越强，金属性越强,金属性强弱的判断依据,跟水（酸）反应置换出氢的难易程度 越容易发生，金属性越强,金属活动性顺序,普通原电池正负极,单质与盐溶液的置换反应,气态氢化物的稳定性 越稳定，非金属性越强,非金属性强弱的判断依据,最高价氧化物对应水化物最高价含氧酸 酸性强弱 酸性越强，非金属性越强,跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度 越易反应，非金属性越强,5、化合价,同周期的主族元素从左至右,化合价由17， 4 0递增,主族元素族序数最高正价价电子数,非金属最低负化合价主族元素族序数8,F、O,第
