原子结构和元素的性质.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,原子结构和元素的性质,1,.,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2n,2,个。,2,.,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、7的二倍，即,2、6、10、14。,3,.,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。,4,.,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,5,.,图1-2 构造原理,6,.,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,7,.,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,8,.,原子轨道的特点,1.s原子轨道是球形的，,p原子轨道是纺锤形的；,2.能层序数n越大，,原子轨道的半径越大；,3.不同能层的同种能级的原子轨道,形状相似，只是半径不同；,4.s能级只有一个原子轨道；,5.p能级有3个原子轨道，互相垂直，,可分别以px、py、pz表示,9,.,4.各能级包含的原子轨道数：,（1）ns能级各有1个原子轨道；,（2）np能级各有3个原子轨道；,（3）nd能级各有5个原子轨道；,（4）nf能级各有7个原子轨道；,10,.,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,11,.,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,12,.,3.各电子层包含的原子轨道和可容纳的电子数目,电子层,原子轨,道类型,原子轨道,类型数目,可容纳的,电子数目,1,1s,1,2,2,2s，2p,4,8,3,3s，3p，3d,9,18,5,4s，4p，4d，4f,16,32,n,n,2,2n,2,13,.,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。,14,.,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。,15,.,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,能量高低顺序，可由下列公式得出,ns(n-2)f(n-1)d,问题3,：将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：,（1）K Na Li;(2)B C Be N;,(3)He Ne Ar；（4）Na Al S P,答案,（1）Li Na K；（2）N C Be B,(3),He Ne Ar;(4)P S Al Na,60,.,问题4,：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数的3倍。试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电子排布式；比较当A、B在同一周期时它们的第一电离能 数值大小关系。,提示:A元素有：Be：1S,2,2S,2,或,Mg:1S,2,2S,2,2P,6,3S,2,B元素有：O:1S,2,2S,2,2P,4,或,S:1S,2,2S,2,2P,6,3S,2,3P,4,第一电离能：Be O;Mg S。,61,.,问题5,：有短周期两种金属元素,A、B，,已知,M,A,:M,B,=9:8,分别取,A、B,金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗,A、B,的物质的量比时,n,A,：n,B,2:3。,试推断,A、B,元素的名称，写出各原子核外电子的电子排布式和轨道表示式，并比较它们的第一电离能的大小。,提示：由题中条件可推出,A,元素的化合价为3价，,B,元素的化合价为2价；再根据条件可算出,A、B,的摩尔质量分别为27,g/mol、24g/mol，A,为,Al,元素，,B,为,Mg,元素。,62,.,拓展思考题,：,1.用表中提供的数据解释：为什么钠原子的最外层电子数是1而镁原子的最外层电子数为2？,参考答案：钠元素,I,1,远小于,I,2,、I,3,，,说明钠原子核外有一个电子离核远，受核的引力小，易失去；同时也说明,I,2,、I,3,代表的电子与,I,1,代表的电子不在同一电子层，所以钠原子的最外层电子数为1。而镁元素的,I,1,和,I,2,相差不大，说明它们代表的电子是在同一电子层，,I,3,远大于,I,1,、I,2,，,说明,I,3,代表的电子与,I,1,、I,2,代表的电子不在同一电子层，所以镁原子最外层的电子数为2。,元素,I,1,KJ/mol,I,2,KJ/mol,I,3,KJ/mol,Na,496,4562,6912,Mg,738,1451,7733,63,.,2.从下表的电离能数据中你能发现一些问题吗？如：电离能的数值大小与原子核外电子排布的关系、金属元素与非金属元素的区别等。请提出并作适当的解释。,元素,I,1,KJ/mol,I,2,KJ/mol,I,3,KJ/mol,I,4,KJ/mol,I,5,KJ/mol,I,6,KJ/mol,I,7,KJ/mol,I,8,KJ/mol,Li,520,7295,11815,C,1086,2351,4619,6220,37818,47216,O,1314,3387,5298,7466,10986,13320,71307,84048,64,.,（第三课时）电负性、对角线规则,65,.,电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子的,吸引,能力大小的一个量。,1、电负性的概念：,三、电负性,键合电子,：原子通过化学键形成物质，我们把原子里用于形成化学键的电子称为键合电子,66,.,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,，并以此为标准确定其它与元素的电负性。,67,.,2.,电负性的意义,电负性数值的大小衡量元素在化合物里吸引电子的大小。元素的电负性越大，表示该原子对键合电子的吸引能力越大，生成阴离子的倾向越大。反之，吸引能力越小，生成阳离子的倾向越大。,3.电负性大小的标准,分别以氟、锂的电负性为标准。,F：4.0 Li：1.0,68,.,请同学们仔细阅读电负性数值的表格，并分析电负性的周期性递变。说出同周期、同主族元素电负性的递变规律。,69,.,电负性逐渐,。,增 大,电负性有 的趋势,减小,电负性最大,电负性最小,4、电负性的递变规律：,原因？,70,.,原因解释,1、同周期从左至右元素的电负性逐渐增大,原因：同周期从左至右，电子层数相同，,核电荷数增大,，原子半径递减，有效核电荷递增，对外层电子的吸引能力逐渐增强，因而电负性只增加,2、同一主族中，从上到下，元素的电负性逐渐减小,原因：同主族元素从上到下，虽然核电荷数也增多，但,电子层数增多,引起原子半径增大比较明显，原子和对外层电子的吸引能力逐渐减弱，元素的电负性值递减,71,.,5、电负性的应用,（1）判断元素金属性和非金属性的强弱。,一般认为：,电负性,1.8的元素为非金属元素，电负性数值越大，元素的非金属性越强。,电负性,1.8的元素为金属元素,。电负性数值越小，元素的金属性越强。,电负性等于1.8的元素为,半金属,或,准金属,元素,大于,小于,72,.,一般认为：,如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，他们之间通常形成,键；,如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，他们之间通常形成,键。,离子,共价,（2）判断化合物的成键类型,并不是所有电负性差值大于1.7的都形成离子化合物。如:HF H：2.1 F：4.0,73,.,对角线规则：,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的。,试从,电负性,的角度分析对角线规则。,Li Be B C,Na Mg Al Si,74,.,1.锂和镁在空气里燃烧，不生成过氧化物，只生成正常的氧化物（白色，不易溶于水）。,2.铍和铝的氢氧化物都呈两性。,3.硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃，且互溶。硼酸和硅酸都难溶于水。,75,.,（3）,判断化合物中各元素化合价的正负,电负性数值小的元素在化合物里吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性数值大的元素在化合物里吸引电子的能力强，元素的化合价为负值；,NaH SO,2,ICl,76,.,判断他们哪些是离子化合物，哪些是共价化合物,NaF HCl NO MgO KCl CH,4,离子化合物：,。,共价化合物：,。,NaF、MgO、KCl,HCl、NO、CH,4,元素,H,C,N,O,F,Na,Mg,Cl,K,电负性值,2.1,2.5,3.0,3.5,4.0,0.9,1.2,3.0,0.8,练习,77,.,请查阅下列化合物中元素的电负性值，指出化合物中化合价为正值的元素,NaH ICl NF,3,练习,78,.,1、下列各组元素按电负性由大到小顺序排列的是()A.F N O B.O Cl F C.As P H D.Cl S As,D,2、下列哪个系列的排列顺序正好是电负性减小的顺序()A.K Na Li B.O Cl H C.As P H D.三者都是,B,巩固练习,79,.,4、下列不是元素电负性的应用的是()A.判断一种元素是金属还是非金属 B.判断化合物中元素化合价的正负 C.判断化学键的类型 D.判断化合物的溶解度,D,3、电负性差值大的元素之间形成的化学键主要为(),A.共价键 B.离子键,B,80,.,6、在下列空格中，填上适当的元素,符号,。(1)在第3周期中,第一电离能最小的元素是,，第一电离能最大的元素是,；,电负性最小的元素是,，电负性最大的元素是,。(2)在元素周期表中，第一电离能最小的元素是,，第一电离能最大的元素是,；,电负性最小的元素是,，电负性最大的元素是,。,(不考虑放射形元素!),Na,Ar,Cl,Na,Cs,He,Cs,F,81,.,7、A,、,B,、,C,、,D四种元素，已知A元素是自然界中含量最多的元素,；,B元素为金属元素，已知它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和,；,C元素是第3周期第一电离能最小的元素，D元素在第3周期中电负性最大。,(1)试推断A、B、C、D四种元素的名称和符号。,(2)写出上述元素两两化合生成的离子化合物的 化学式。,O,Ca,Na,Cl,CaO Na,2,O Na,2,O,2,CaCl,2,NaCl,82,.,小结：元素电负性及其周期性变化,一般情况下，活泼非金属元素与活泼金属元素以离子键结合形成离子化合物，非金属元素之间以共价键结合形成共价化合物。,成键原子之间是形成离子键还是形成共价键，主要取决于,成键原子吸引电子能力,的差异。,83,.,电负性递变规律,84,.,同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，表明其吸电子的能力逐渐增强（非金属性，氧化性增强）。,同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小的趋势，表明其吸引电子的能力逐渐减弱（金属性、还原性增强）,电负性的规律,85,.,电负性的应用,1判断元素的金属性和非金属性 金属性元素的电负性一般在1.8以下，非金属性性元素一般在1.8以上。电负性最大的元素是位于右上方的F，电负性最小的元素是位于左下方的Fr（Fr是放射性元素）,2估计化学键的类型 在化合物中，可以根据电负性的差值大小，估计化学键的类型。电负性差越大，离子性越强，一般说来，,电负性差大于1.7时，可认为是离子键，小于1.7时为共价键。,86,.,科学探究,如何利用电负性理论，结合我们所学的元素化合物知识，理解这三对元素的”对角线”规则？,87,.,查阅下列化合物中的元素的电负性数值的差值，判断它们哪些是离子化合物，哪些是共价化合物？,NaF,HCl,NO,MgO,KCl,CH,4,根据电负性知识，请指出下列化合物中化合价为正值的元素,。,CH,4,NaH,NF,3,HClO,ICl,HBr,练习5,88,.,89,.,亲和能 详见课本参考书,90,.,