4.1原子结构与元素周期表 课件 2024-2025学年高一化学上学期人教版（2019）必修第一册

第四章 物质结构 元素周期律 必修一 第一节 原子结构与元素周期表 课时1 原子结构•元素周期表•核素 原子结构-学习目标 1. 知道原子的结构及构成原子的粒子间的关系； 2. 根据原子核外电子排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图； 3. 了解预测、假设、模型等方法在研究原子结构中的作用。 原子结构模型的演变 1803年，道尔顿提出：构成物质的最小粒子是原子，原子是不可再分的实心球体。 实心球模型 1897年，汤姆生在原子内部发现了电子，人们终于抛弃了原子不可分割的陈旧观念。 枣糕模型 1911年，卢瑟福通过精密的实验证明在原子中心有一个极小的核，电子绕核做高速旋转。 行星有核模型 电子在核外做无规则的高速运转 现代原子结构 电子 中子 质子 原子核 构成原子的粒子 电子 原子核 质子 中子 电性和电量 1个电子带一个单位负电荷 1个质子带一个单位正电荷 不显电性 质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27 相对质量 1.007 1.008 1/1836 体积很小 质量很大 质量可以忽略 原子结构 构成原子的微粒及其性质 原子质量≈原子核质量＝质子的质量+中子的质量 注意：原子的质量主要集中在原子核上 分析下面的表格，你能发现哪些规律？ 核电荷数=核内质子数=核外电子数 质子数不一定等于中子数 氢原子的原子核中没有中子 原子内质子数不同，原子种类也不同 原子种类 质子数 中子数 核外电子数 氢 1 0 1 碳 6 6 6 氧 8 8 8 钠 11 12 11 氯 17 18 17 构成原子的微观粒子之间的关系 原子结构 如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？ 质量数 相对原子质量≈质子数+中子数 将原子核内所有_____和_____的相对质量取近似___________，所得的数值叫做质量数，常用____表示 质子 中子 整数值相加 A 原子结构 原子的表示方法 X Z A 质量数 质子数 元素符号 质量数(A)＝质子数(Z)+中子数(N) 例如 原子结构 如果是离子，各微粒数如何变化？ 粒子符号 质子数 (Z) 质量数(A) 中子数(N) 电荷数 核外电子数 10 11 23 12 1 17 37 20 1 18 阳离子：核外电子数=质子数－电荷数 阴离子：核外电子数=质子数＋电荷数 23 11 Na Cl 37 17 ＋ － 表示原子组成 原子结构模型的演变 玻尔电子分层排布模型 玻尔原子模型(1913年) 一定轨道上绕核做高速圆周运动 现代电子云模型 1926～1935年电子云模型 电子在原子核外很小的空间内做高速运动，没有确定的轨道。 电子层模型示意图 原子核外电子排布 电子按照能量高低在核外分层进行运动能量低离核近，能量高离核远 核外电子的运动区域由内到外依次为第一至七层 电子的运动规律： 电子层： 不是真实存在的，只是为了研究方便假设的 N M L K 原子核 电子层 不同电子层的表示及能量关系 各电子层由内到外 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 字母代号 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ 离核远近 由___到___ 能量高低 由___到___ K L M N O P Q 近 远 低 高 原子核外电子排布 氧 镁 氯 钠 核外电子排布规律 电子总是尽可能先从_____排起，当一层_____后再填充下一层，即按K→L→M……顺序排列。 K层为最外层时最多容纳的电子数为___，除K层外，其他各层为最外层时，最多容纳的电子数为___。 K层为次外层时，所排电子数为___，除K层外，其他各层为次外层时，最多容纳的电子数为____。 内层 充满 2 8 2 18 原子核外电子排布 次外层最多容纳_____个电子 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 氦 He 2 10 氖 Ne 2 8 18 氩 Ar 2 8 8 36 氪 Kr 2 8 18 8 54 氙 Xe 2 8 18 18 8 86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8 从稀有气体元素原子的电子层排布，从中发现什么规律？ K层为最外层时不超过____个 2 其他层为最外层时最多不超过____个 8 18 第 n 层最多容纳______个电子 2n2 原子核外电子排布 核外电子排布的表示方法——原子结构示意图 原子核 电子层 各层上的电子数 钠的原子结构示意图 原子核外电子排布 小结 原子核外的电子排布的一般规律 不能孤立应用，应协调统一 简单离子中，质子数与核外电子数的关系 阳离子(Rm＋) 质子数＞电子数 质子数＝电子数＋m 阴离子(Rm－) 质子数＜电子数 质子数＝电子数－m 【例1】观察1～18号元素的原子结构特点，并回答下列问题： (1)最外层电子数为1的原子有___________；最外层电子数为2的原子有_____________。 (2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有________。 (3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有____，3倍的原子有____。 H、Li、Na He、Be、Mg Be、Ar C O 【活动】在1-18号元素选择合适元素填写下表 原子结构特点 元素符号 最外层电子数为1 最外层电子数是次外层电子数3倍 最外层电子数是电子层数的3倍 次外层电子数是最外层电子数的2倍 最外层电子数是次外层电子数的2倍 电子层数与最外层电子数相等 电子层数是最外层电子数的2倍 最外层电子数是电子层数的2倍 H、Li、Na O O Li、Si C H、Be、Al Li He、C、S 元素周期表-学习目标 1. 能说出元素周期表的编排原则及其结构； 2. 能根据原子序数确定元素在周期表中的位置； 3. 体会元素周期表在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。 自118号元素发现之后，科学界一直在讨论一个问题，元素周期表第七周期已经被填满，是否证明所有化学元素已经被集齐？元素周期表到底有没有尽头？ 斯维尔德罗夫市的工程师C·霍斯特，声称自己发现了一个新元素。经测验，其元素质量是氢元素的299倍，即原子量为299，很可能就是尚未出现的119号元素，经证实后，俄罗斯科学家宣布，他们已经找到了打开第八元素周期的钥匙——119号元素。 寻找规律 找一找：请联系7种元素的原子结构示意图，并对这7种元素进行分类。 思考分类依据 不同的分类依据就是认识物质的不同视角。历史上，对于元素的认识是随着科学的发展而深入的。在没有知道原子的结构之前，科学家们是如何系统认识元素的呢？ 元素周期表的发展历程 德贝莱纳 “三素组”表 元素周期表编排原则 Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar He H 2.每一横行各元素原子结构上的相同点是什么？ 3.每一纵行各元素原子结构上的相同点是什么？ 1.原子序数与原子结构有什么关系？ 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 同行元素电子层数相同，原子序数依次递增 同列元素原子最外层电子数相同，电子层数依次递增 类别 周期序数 起止元素 包括元 素种数 核外电 子层数 稀有气体 原子序数 位置与结 构的关系 短周期 一 H～He 周期序数___电子层数 二 Li～Ne 三 Na～Ar 长周期 四 K～Kr 五 Rb～Xe 六 Cs～Rn 七 Fr～118号 元素周期表有__个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有__个周期。 7 7 2 1 2 8 2 10 8 3 18 18 4 36 18 5 54 32 6 86 32 7 118 ＝ 元素周期表 元素周期表的结构 周期： 每一横行叫一周期，共7个周期。 元素周期表 7个周期 (7个横行) 短周期 第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别是 ：____、_____、_____ 、_____ 。 第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别是：____、_____、_____。 长周期： 2 8 8 18 18 32 32 元素周期表的结构 族： 每一纵行叫一族。 个数 元素周期表中有___个纵列，共有____个族 特点 主族元素的族序数＝_____________ 分类 主族 共有___个，包括第____________________________________族 副族 共有_8_个，包括第ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族、Ⅷ族 Ⅷ族 包括第__________三个纵列 0族 占据元素周期表的第___纵列，最外层电子数为__(He为2) 18 16 最外层电子数 7 ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 8、9、10 18 8 元素周期表 族 别名 第ⅠA族(除氢外) _______元素 第ⅦA族 _____元素 0族 稀有气体元素 碱金属 卤族 元素周期表的结构 族： 每一纵行叫一族。 常见族的别称 元素周期表 主族：由长周期元素和短周期元素共同组成的族，大写罗马数字加A ⅠA 第Ⅷ族 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 副族：完全由长周期元素组成的族，大写罗马数字加B （第Ⅷ族除外） ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 0族：稀有气体元素化学性质不活泼，其化合价定为0，统称0族 0族 碱金属元素 卤族元素 过渡金属元素 元素周期表中的元素信息 氧 16.00 8 O 原子序数 元素符号 核电荷数 核内质子数 核外电子数 相对原子质量 元素名称 ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 练习：指出Si在周期表中的位置 ⅣA族 三 Si在周期表中的位置为： 第三周期第ⅣA族 小结 1.同周期ⅡA、ⅢA元素原子序数相差多少？ 2.同主族相邻两元素原子序数的差多少？ ①若为ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差等于上周期元素所在周期的元素种类数。 ②若为ⅢA族至0族元素，则原子序数的差等于下周期元素所在周期的元素种类数。 1 11 25 元素周期表中的位置 元素周期表中的位置判断——一般方法 周期序数=电子层数 主族序数=最外层电子数 原子序数=核电荷数=核外电子数 例如，钠的原子结构示意图： 该元素原子有3个电子层，最外层电子数是1，则钠元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅠA族。 (1)比大小定周期 比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小。 (2)求差值定族数 ①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2， 则该元素应处在0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族 ②若比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA～ⅢA族 ③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。 注意：短周期中因无副族元素，故所得差值即为主族序数； 2He 10Ne 18Ar 36kr 54Xe 86Rn 118 元素周期表中的位置判断——0族元素定定方法 根据原子结构示意图，判断如下主族元素位于第几周期，第几族？ +19 2 8 8 1 第四周期第ⅠA族 +56 2 8 18 18 8 2 第六周期第ⅡA族 主族序数 最外层电子数 周期序数 电子层数 = = 推算原子序数为34、56、88、82的元素在周期表中的位置。 规范答题: 34号： 53号： 88号： 82号： 第四周期第ⅥA族 第五周期第ⅦA 族 53-36=17 34-18=16 88-86 = 2 第七周期第ⅡA 族 第六周期第ⅣA 族 82-86 = -4 1．元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断 (1)元素的位置与原子结构的关系 2．由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置 常用0族元素定位法： 比大小定周期, 求差值定族数 0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og 所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7 原子序数 2 10 18 36 54 86 118 总结 1946年，美国芝加哥大学教授利比发明了14C断代法，即利用死亡生物中14C不断衰变的原理对文物进行年代测定，使考古学家由此可以判断各种史前文物的绝对年代，因此获得1960年诺贝尔化学奖。 当今，考古工作者正是利用14C衰变测定装置，对文物进行年代测定和研究。此外，考古研究中还利用13C和15N的测定，分析古代人类的食物结构，这对于研究当时的自然环境状况、社会生产力发展及社会文化风俗等具有重要参考价值。 【思考】这里的14C，13C以及前面学习的12C，它们的结构相同吗?是否属于同一种元素？ 化学与职业——科技考古研究人员 （1）元素：具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类原子的总称。 （2）核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素。 元素、核素 同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。如：1H，2H，3H互为同位素。 同位素的性质 ①同位素在周期表里占有同一位置 ②同位素的化学性质几乎相同 ③天然存在的同位素，相互间保持一定的比率 同素异形体：由同种元素形成的不同单质，互称为同素异形体。如：氧气和臭氧、石墨和金刚石、红磷和白磷。 同位素和同素异形体 元素、核素、同位素、同素异形体的比较 O2和O3互为同位素吗？H2O和D2O互为同位素吗？ 元素 核素 同位素 同素异形体 本质 质子数(核电荷数)相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素组成的不同单质 范畴 同类原子 原子 原子 单质 特性 只有种类， 没有个数 化学反应中的 最小微粒 化学性质几乎相同，物理性质不同 组成元素相同，性质不同 O2和O3互为同素异形体； H2O和D2O为同种物质。 同位素和同素异形体有什么区别？ 小结 同位素和的应用 1. 下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是 ①核外电子是分层运动的　②所有电子在同一区域里运动　③能量高的电子在离核近的区域内运动　④能量低的电子在离核近的区域内运动 A.①④ B.②③ C.①③ D.②④ A 2. 排布在下列各电子层上的一个电子，所具有的能量最低的是 A.K层 B.L层 C.M层 D.N层 A 3. 在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同，当它作为原子的次外层时，其电子数比(n＋1)层最多能多10个，则此电子层是 A.K层 B.L层 C.M层 D.N层 C 6 9 属于同一种物质 分层 排布 原子 X 原子核 质子 Z个 中子 （A-Z）个 核外电子 Z个 原子结构示意图 （1～20） Z A 元素、核素、同位素 总结 Lavf58.51.100 $$