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1、原子结构与化学键第一章本章导读 大千世界，物质千千万万，它们之中大多数是由分子组成的。分子是由原子组成的，那么你知道原子是由什么组成的吗？它的结构又是什么样的呢？当物质发生化学反应时，构成物质的分子会破裂成原子，原子重新组合形成新的物质，这个过程就是化学键的断裂和形成。那么你知道什么是化学键吗？它分为哪些类型呢？学习目标 （1）了解原子结构。（2）理解元素周期律与元素周期表。（3）了解化学键的类型及意义。（4）掌握化学实验基本操作。主目录原子结构1元素周期律和元素周期表2化学键3化学实验基础操作41.1 原子结构（1）在地球上，有高山、大海，有树木、花草、鸟兽，有人类平时所需的生活用品，你知道
2、这些物质是由什么组成的吗？（2）把玻璃打碎（见图1-1），再将碎片分割多次，直至碾成粉末。那么这些玻璃粉末是否还可以继续分割呢？如果将其继续分割下去，会不会有一个限度呢？想一想图1-2 打碎的玻璃1.1 原子结构 如图1-2所示，原子是由居于原子中心带正电荷的原子核和在核外做高速运动的带负电荷的电子构成的。图1-2 原子原子核电荷数（Z）=原子核的质子数=原子核外电子数1.1.1 原子的组成1.1 原子结构1.1.2 相对原子质量 将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得的数值称为质量数，用符号A表示，中子数用符号N表示，则质量数（A）=质子数（Z）=中子数（N）原子数（A）原子
3、核原子核外电子中子质子1.1 原子结构1.1.3 原子核外电子的排布规律 电子层：科学家把这些离原子核远近不同的区域称为电子层。原子核外电子的分层排布：原子核外电子是在不同的电子层内运动的，人们把这种现象称为原子核外电子的分层排布。电子层可用数字和字母表示，按从内向外的顺序表示为如下形式。数字表示法：1、2、3、4、5、6、7。字母表示法：K、L、M、N、O、P、Q。1.1 原子结构 原子核外电子的排布规律：（1）原子核外每一电子层最多容纳的电子数为2n2个，其中n代表电子层，如果n=1，则第1层（即K层）最多容纳212=2个。（2）最外层电子数不超过8个，K层为最外层时不超过2个。（3）次外
4、层电子数不超过18个，倒数第3层电子数不超过32个。图1-4 原子核外电子排布示意图1.1 原子结构1.1.4 同位素 元素：是具有相同原子核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。同位素：像 和 这种，质子数相同，而中子数不同的同种元素的几种原子互称为同位素。放射性同位素:有些同位素能够发出肉眼看不见的射线，称为放射性同位素。1.2 元素周期律与元素周期表想一想 如图1-6所示为我们熟知的一些物质，你能说出图片中物质的组成元素吗？能找出这些元素在元素周期表中的位置吗？（a）铁锅（b）硫磺（c）圆明园马首铜像1.2 元素周期律与元素周期表1.2.1 元素周期律 原子序数：人们按照原子核电荷数由小到
5、大的顺序给元素的原子编号，这编号称为原子序数。元素周期律：元素性质是由原子结构决定的，那么我们推断元素性质也将随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这个规律称为元素周期律。原子序数345678910元素名称锂铍硼碳氮氧氟氖元素符号LiBeBCNOFNe原子核外电子排布 原子半径/nm0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.0710.160主要化合价+1+2+3+4+5+6+70原子序数1112131415161718元素名称钠镁铝硅磷硫氯氩元素符号NaMgAlSiPSClAr原子核外电子排布 原子半径/nm0.1860.1600.1430.1170.1100.1020.
6、0990.191主要化合价+1+2+3+4+5+6+70表1-2 原子核电荷数为318的元素原子核外电子排布、原子半径和主要化合价1.2 元素周期律与元素周期表1.2.2 元素周期表 1元素周期表的横行 周期：元素周期表中有7个横行，每个横行称为一个周期。周期序数=电子层数 短周期：第1、2、3周期所含元素种类分别为2种、8种、8种，称为短周期。长周期：第4、5、6周期所含元素种类较多，分别为18种、18种、32种，称为长周期。不完全周期：第7周期目前所含元素种类为26种，还未填满，所以称为不完全周期。1.2 元素周期律与元素周期表 2元素周期表的纵列 族：元素周期表中有18个纵列，除第8、9
7、、10三个纵列为一族。主族：是指由短周期元素和长周期元素共同构成的族（稀有气体除外）。副族：是指完全由长周期元素构成的族（第族除外）。0族：最外层电子数为8的元素化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应，它们的化合价为0，因此称为0族。1.2 元素周期律与元素周期表1.2.3 元素周期表中元素性质的递变规律 1同周期元素性质的递变规律 2同主族元素性质的递变规律 （1）元素的原子核电荷数逐渐增加，原子半径逐渐减小，失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强（0族除外）。（2）同一周期元素从左到右的金属性逐渐减弱，而非金属性逐渐增强。（1）在同一主族中，自上而下，元素的原子失去电子的能
8、力逐渐增强，得到电子的能力逐渐减弱。（2）同一主族元素自上而下的金属性逐渐增强，而非金属性逐渐减弱。1.2 元素周期律与元素周期表 1同周期元素性质的递变规律 元素金属性的强弱，可以从它的单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它的最高价氧化物对应的水化物（即氢氧化物）的碱性强弱来判断。2同主族元素性质的递变规律 元素非金属性的强弱，可以从它的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断。1.2 元素周期律与元素周期表1.2.4 元素周期表和元素周期律的重要作用 （1）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质。（2）运用元素周期表和元素
9、周期律，我们还可以预测和发现新元素。（3）元素周期表和元素周期律对其他与化学相关的科学技术也有指导作用。1.3 化学键想一想（1）目前，人们已经发现的元素有100多种，我们生活中的成千上万种物质都是由这些元素的原子组成的。那么，元素的原子是通过什么作用形成丰富多彩的物质的呢？（2）如图1-9所示为实验室常见的化学试剂，你知道这些化学试剂的原子是以什么形式结合的吗？（a）氯化钠 （b）氯气 （c）氢氧化钠 图1-9 实验室常见的化学试剂1.3 化学键1.3.1 离子键 化学键：原子之间强烈的相互作用就是化学键。离子键：人们把这种阴阳离子之间的相互作用称为离子键。离子化合物：通过离子键形成的化合物
10、称为离子化合物。图1-10 氯化钠的形成过程1.3 化学键1.3.2 共价键 公价键：通过共用电子对形成的相互作用称为共价键。离子化合物：两个原子对电子的吸引能力相同，共用电子对处于两个原子中间，成键的原子不显电性，我们称这种共价键为非极性共价键，简称非极性键。极性键：吸引电子能力强的一方显负电性，吸引电子能力弱的一方显正电性，我们称这种共价键为极性共价键，简称极性键。共价化合物：分子中只有共价键的化合物称为共价化合物。1.4 化学实验基本操作想一想 如图1-11所示为化学实验室的一些常见仪器，你见过这些仪器吗？你知道它们的用途吗？图1-11 实验室常见仪器1.4 化学实验基本操作想一想 图1
11、-11 实验室常见仪器1.4 化学实验基本操作1.4.1 基本操作 1药品的取用 1）取用原则 （1）不能用手直接接触药品，不要将鼻孔凑到容器口去闻药品（尤其气体）的气味。（2）应严格按照规定的用量取用药品；若无说明用量，一般应按最少量取用。（3）用剩的药品不能放回原瓶，也不能随意丢弃，不能带出实验室，应放入指定容器内。1.4 化学实验基本操作 2）固体药品的取用（1）粉末状药品的取用 如图1-12所示，首先将试管横放（或倾斜），然后将盛满药品的药匙或对折的纸条平行地伸入试管约2/3处，最后将试管慢慢直立。（2）块状药品的取用。首先将试管横放，然后把药品放在试管口，最后慢慢地竖起试管，以防试管
12、破裂。（a）使用药匙 （b）使用纸条图1-12 粉末状药品的取用1.4 化学实验基本操作 3）液体药品的取用（1）采用胶头滴管取用液体 采用胶头滴管取用液体如图1-13所示，具体步骤如下：用手指捏紧橡胶胶头，排出胶头滴管中的空气。将胶头滴管伸入待取液体中，放开手指，液体被吸入。取出胶头滴管，将其悬空放在欲滴入的容器口上方。用拇指和食指轻轻捏挤橡胶胶头，使液体滴入容器中。图1-13 采用胶头滴管取用液体1.4 化学实验基本操作（2）采用倾倒法取用液体 左手拿着试管倾斜，右手拿着盛装液体的试剂瓶，试剂瓶的瓶口紧挨试管口，让液体缓缓地注入试管，如图1-14（a）所示。左手拿着玻璃棒使其下端轻抵烧杯内
13、壁，试剂瓶的瓶口紧贴玻璃棒，将液体缓缓倒入烧杯，如图1-14（b）所示。图1-14 采用倾倒法取用液体1.4 化学实验基本操作 2物质的加热 1）酒精灯的使用 酒精灯的使用主要包括检、点和熄三步。（1）检：检查灯芯是否平整；检查酒精灯内是否有酒精（酒精不能超过酒精灯容积的2/3）。（2）点：用火柴点燃酒精灯（见图1-16），禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯（见图1-17）。图1-16 用火柴点燃酒精灯 图1-17 禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯1.4 化学实验基本操作 （3）熄：用灯帽盖灭酒精灯（见图1-18），禁止用嘴吹灭酒精灯（见图1-19）。图1-18 用灯帽盖灭酒精灯 图1-
14、19 禁止用嘴吹灭酒精灯1.4 化学实验基本操作 2）给物质加热（1）加热所用仪器。加热液体时所用仪器有试管、烧瓶、烧杯、蒸发皿；加热固体时所用仪器有试管、蒸发皿等。（2）加热操作及注意事项。加热前，如果仪器外壁有水，则应先擦干再加热，以免仪器炸裂。酒精灯的外焰温度最高，加热时应用外焰。加热时，应先均匀加热仪器外壁，然后再集中加热，否则仪器易破裂。给试管中的固体加热时，试管口必须略微向下倾斜，防止产生的水倒流，导致试管破裂，如图1-20所示。1.4 化学实验基本操作 给试管中的液体加热时，液体不能超过试管容积的1/3，试管应倾斜，与桌面约成45角，试管口不要对着自己或别人，如图1-21所示。加
15、热时，仪器底部不能接触灯芯，否则仪器易破裂。加热后，如果仪器温度很高，则不能立即用冷水冲洗，否则仪器可能破裂。图1-20 给试管中的固体加热 图1-21 给试管中的液体加热1.4 化学实验基本操作 3仪器的洗涤 1）洗涤原因 仪器不干净会影响实验效果，所以在使用仪器前应洗涤干净。2）洗涤方法（1）冲洗法。往仪器中注入少量的水（一般不超过仪器容积的1/3），振荡、倒掉，反复几次；然后将仪器口朝下，冲洗外壁；最后将仪器放于指定位置晾干，如果是试管，则应将其倒扣在试管架上。1.4 化学实验基本操作（2）刷洗法。如图1-22所示，若仪器内壁附有不易洗掉的物质，可以往仪器里倒入少量水，然后选择合适的毛刷
16、配合去污粉、洗涤剂，在仪器内往复转动，进行刷洗，最后用水冲洗几次。（3）药剂洗涤法。对于用水洗不掉的污物，可以根据污物不同的性质用药剂进行处理。图1-22 用刷洗法刷洗仪器1.4 化学实验基本操作1.4.2 化学品使用安全标识 常见化学品使用安全标识如图1-23所示。图1-23 常见化学品使用安全标识1.4 化学实验基本操作图1-23 常见化学品使用安全标识1.4 化学实验基本操作图1-23 常见化学品使用安全标识1.4 化学实验基本操作1.4.3 重要的安全防范措施 在做化学实验时，应注意以下几点安全防范措施。（1）做有毒气体的实验时，应在通风橱中进行，并注意对尾气进行适当处理（如吸收等）。（2）烫伤宜找医生处理。（3）当浓酸撒在实验台上时，先用Na2CO3（或NaHCO3）中和，然后用水冲擦干净。当浓酸沾在皮肤上时，宜先用干抹布拭去，再用水冲洗干净。1.4 化学实验基本操作 （4）当浓碱撒在实验台上时，先用稀醋酸中和，然后用水冲擦干净。当浓碱沾在皮肤上时，宜先用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液。当浓碱溅在眼中时，用水洗净后再用硼酸溶液淋洗。（5）当钠、磷等失火时，宜用沙土扑盖。（6）当酒
