原子结构及元素周期系(竞赛讲座一).doc

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原子结构和元素周期系（竞赛讲座一）
一、原子核
1．原子核
（1）原子的组成 原子核和核外电子构成
（2）原子核的组成 质子（p）和中子构成
A
ZX
（3）质量数（A） 数值上等于质子数（Z）和中子（N）数之和，是质子和中子相对质量之和取其整数值。A=P+N
（4）原子符号
（5）原子中的质量（由原子核的质量决定）、体积（由核外电子运动的空间区域决定）、电性（质子数等于核外电子数，电中性）关系
2．同位素
（1）元素 具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子（如1H、2H、3H）的总称
（2）核素 具有确定的质子数和中子数的原子，氢元素有三种核素：1H、2H、3H
（3）同位素 同种元素不同种核素互称为同位素,如互称同位素
a.同位素的化学性质几乎相同
b.稳定核素在自然界中含量不变
c.重要同位素的应用(2H、235U、18O、14C等)
3．相对原子质量
（1）相对原子质量的定义
（2）核素（原子或同位素）的相对原子质量 以1个12C质量的1/12作标准，其他核素的质量跟它的比值
（3）核素（原子或同位素）的近似原子量 在数值上等于质量数
（4）元素的相对原子质量 同种元素各种核素的相对原子质量的平均值
（5）元素的近似原子量 同种元素各种核素的近似相对原子质量的平均值
例：
35Cl
34．969
75．77%
37Cl
36．966
24．23%
平均
35．453
35Cl
35
75．77%
37Cl
37
24．23%
平均
35．4
二、原子核外的电子排布
1．电子云
（1）核外电子运动的特点 a. 电子的质量很小 b.电子在原子核外作高速运动 c.电子运动的空间范围很小（10-10m） d.带有负电荷
（2）电子云 电子在核外空间出现机会统计的结果得到的几率密度分布，形象地称为电子云
2．核外电子排布规律
（1）电离能（I） 从气态原子上失去1个电子变成+1价气态阳离子所需要的能量叫第1电离能，用I1表示；从+1价气态阳离子失去1个电子变成+2价气态阳离子所需要的能量叫第2电离能，用I2表示等。从电离能的突变可以推断出电子是分层排布的。
（2）电子层（n）、电子亚层（l）、电子云形状和伸展方向（m）、电子自旋(ms)（描述电子运动状态的4个量子数）
n
l
m
ms
每层轨道数
每层最多容纳电子数
符号
取值
符号
取值
符号
取值
取值
K
1
1s
0
s
0
-1/2、1/2
1
2
L
2
2s、2p
1
p
-1、0、1
1+3=4
8
M
3
3s、3p、3d
2
d
-2、-1、0、1、2
1+3+5=9
18
N
4
4s、4p、4d、4f
3
f
-3、-2、-1、0、1、2、3
1+3+5+7=16
32
……
……
n-1
g
9
……
……
n决定电子运动离核的距离 n和l决定电子的能量 n、l、m决定电子的运动范围（轨道） n、l、m、ms决定电子的运动状态
a．s电子云 球形 一种状态
b．p电子云 纺锤形 三种取向（px、py、pz）
c．d电子云 四叶花瓣形 五种取向（dxy、dyz、dxz、dx2-y2、dz2）
d．f电子云 形状复杂
（3）能级 a. 1s、2p、3d、4f等各表示1个能级，它由n和l决定
（4）能级交错 按ns、(n-2)f、(n-1)d、np顺序，能量由低到高
（5）轨道 由n、l、m决定的空间区域
（6）核外电子排布规律
a. 能量最低原理 按ns、(n-2)f、(n-1)d、np顺序填入电子
b. 泡利不相容原理 同一原子中找不到运动状态完全相同的两个电子，即1 个轨道最多容纳2个电子
c. 洪特规则及特例 电子尽可能占有最多的等价（能量相同的）轨道 电子在填入轨道时，半满、全满、全空状态时更稳定
（7）表示核外电子排布的方法
a. 原子结构简图
b. 电子排布式
c. 轨道表示式
练习：
A．用电子排布表示19—36号元素的核外电子排布
B．用轨道表示式表示7、17、24、26、29号元素的核外电子排布
三、元素周期律
1．元素周期律的内容
元素的性质随核电荷数递增而呈现周期性的变化
2．元素周期律中元素的性质指的是什么(第1电离能、原子半径、主要化合价等)
（1）第1电离能的周期性变化 分析3-18号元素第1电离能的变化规律

3Li
4Be
5B
6C
7N
8O
9F
10Ne
电离能
519
900
799
1088
1406
1314
1682
2080
亲合能
77.0
-18.4
31.8
119.7
4.6
141.8
349.4
-54.8
电负性
0.98
1.57
2.04
2.55
3.04
3.44
3.98
*

11Na
12Mg
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
18Ar
电离能
498
736
577
787
1063
1000
1255
2372
亲合能
117.2
0
50.2
138.1
75.3
199.6
356.1
-60.2
电负性
0.93
1.31
1.61
1.90
2.19
2.58
3.16
*

（2）原子半径
（3）化合价
3．元素周期律的实质
元素核外电子排布的周期性
四、元素周期表
1．元素周期表的结构
（1）周期：把具有相同的电子层数而又按原子序数递增的顺序排列的一系列元素，叫做一个周期。周期的序数就是该元素原子具有的电子层数。元素周期表中共有 7 个周期。第一、二、三周期为短周期，第四、五、六周期为长周期，第七周期为不完全周期。
（2）族：元素周期表中共有 18 个纵行。除第 8 、 9 、 10 三个纵行叫做第Ⅷ族外，其余 15 个纵行，每个纵行称为一族，并分为主族和副族。
7个主族，7个副族，一个第Ⅷ族，一个 0 族，共 16 个族。
（3）区，划分为 s 、 p 、 d 、 ds 和 f 五个区
（4）最外层电子构型 外围电子构型、特征电子构型、价电子构型
（5）各周期元素的数目
2．结构和性质的关系
（1）元素的金属性和非金属性
元素的金属性是指元素的原子失去电子变成阳离子的性质，元素的非金属性是指元素的原子得到电子变成阴离子的性质。元素的原子越易失去电子，金属性就越强；元素的原子越易得到电子，非金属性就越强。
11-18号元素金属性和非金属性性质变化规律
（2）同一周期元素，从左到右，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
（3）同一主族元素，从上到下，元素金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
（4）金属元素、非金属元素跟结构之间的关系
例：116、117、118元素分别是金属元素还是非金属元素？
3．化合价与结构的关系
价电子构型、族序数
练习：
1．下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是
（A）3s (B) 3p x (C)3pz (D) 3dz2
2．在多电子原子中，具有下列各组量子数的电子中能量最高的是
(A) 3，2，+1， +1/2 （B） 2，1，+1，―1/2
（C） 3， 1， 0，―1/2 （D）3，1，―1，―1/2
3．第四周期元素原子中未成对电子数最多可达
(A)4个 （B） 5个 （C） 6个 （D） 7个
4．具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是
(A)ns2np3 （B）ns2np4 （C） ns2np5 （D）ns2np6
5．如果氢原子的电离能是13.6Ev,则He+的电离能为
(A)122.4 （B） 54.4 （C） 27.2 （D） 13.6
6．周期表中s区，p区，d区和ds区元素是价电子构型分别为——————————，—————————， —————————和——————————，其中d区元素这具有的特殊价电子构型为——————————，该元素的名称为——————————，元素符号是——————————。

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