1.2.1 原子结构与元素周期表 课件-2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第二节 原子结构与元素的性质 原子结构与元素周期表 第1课时 构造原理： 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 特征： ①从第四周期开始每个周期截成两段。 ②族分I～VIII和0族，1-7族分主副族，第八族为过渡元素（铁、钴、镍等“三素组”）。 1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，又称短式周期表。 3 1905年，配位化学鼻祖维尔纳制做了一张周期表称为特长式周期表 ① 特长式周期表每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元 素上下对齐。 ② 前五个周期的元素种类被完全确定，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。 ③ 现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如Be、Mg的位置与现今周期表不同。 4 1922年，玻尔元素周期表——开始用原子结构来解释元素周期系 ②玻尔周期表中用直线连接前后周期相关元素（同族元素），原因它们的价电子数相等。 ①玻尔周期表中用方框框起原子新增加的电子是填入内层轨道的。 5 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 1. 元素周期律 2. 元素周期系 元素按原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。 原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数 形成元素周期系的根本原因是元素的原子核外电子排布发生周期性的重复。 元素性质随着元素原子的核电荷数（原子序数）的递增发生周期性递变的规律。 3. 元素周期系与元素周期表的关系 6 形形色色的元素周期表 形形色色的元素周期表 二、构造原理与元素周期表 根据构造原理，除第一周期外，其余周期总是从ns能级开始，以np能级结束，递增的核电荷数(或电子数) 等于该周期里的元素数。 周期数＝最外层电子所在轨道所处的电子层数 元素种数 Q：结合构造原理，思考元素的周期序数与元素的原子结构有何关联？ 10 1950国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐了一张元素周期表，书末的元素周期表就是参照其新版制作的。请问：怎样将上图变成书末的元素周期表？ 若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表： 二、构造原理与元素周期表 11 二、构造原理与元素周期表 12 再探元素周期表 仔细考察书末的元素周期表，你能提出哪些问题？例如： （1）元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？ （2）元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序数有什么规律？ （3）为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？ 提示：能层数少，最外层电子数较多，容易得到电子达到相对稳定结构，呈现非金属性，属于非金属元素。 14 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子 电子排布式 稀有气体元素的价层电子排布为ns2np6(He为1s2) 原子最外层电子排布式为ns1，一定是第ⅠA族元素吗？ 核外电子排布与族的关系 1. 主族元素 2. 稀有气体 同主族元素原子的价层电子排布相同，价层电子全部排布在ns或nsnp能级上。主族元素的族序数=原子的价层电子数 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 周期表中序列数 族序数 价层电子排布 3 ⅢB (n－1)d1ns2 4 ⅣB (n－1)d2ns2 5 ⅤB (n－1)d3ns2(Nb除外) 6 ⅥB (n－1)d5ns1(W除外) 7 ⅦB (n－1)d5ns2 8～10 Ⅷ (n－1)d6～8ns2(Pd、Pt除外) 11 ⅠB (n－1)d10ns1 12 ⅡB (n－1)d10ns2 注意：同周期又同族的为第Ⅷ族。 3. 过渡元素(除镧系、锕系外)同一纵列原子的价电子排布基本相同 第ⅢB族~第ⅦB族： 第Ⅷ族： 第ⅠB族~第ⅡB族： 过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系 族序数=价层电子数 族序数=该族的第1列元素的价层电子数 族序数=最外层电子数 Q1:是否有同周期又同族的原子？ Q2:是否有同周期又同族的元素？ （1）价电子不一定是最外层电子，如：过渡元素。 （2）元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，如：VIII族。 （3）同一族元素的价电子排布不一定相同，如：VIII族，部分镧系 和锕系元素。 归纳总结：对价层电子的认识 元素周期表的分区 根据核外价层电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。 ns1~2 (n-1)d1~9 ns1~2 (n-1)d10ns1~2 ns2 np1~6 (n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2 18 讨论 （1）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价层电子数跟它们的 族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。 过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是 第ⅢB族~第ⅦB族：族序数=价层电子数 第Ⅷ族：族序数=该族的第1列元素的价层电子数 第ⅠB族~第ⅡB族：族序数=最外层电子数 副族元素介于s区元素（主要是金属元素）和p区元素（主要是非金属元素)之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域。因此副族元素又称为过渡元素。 过渡元素的价层电子排布通式为(n－1)d1-10ns1-2。 重复 讨论 （2）按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，除ds区外，各 区的名称来自构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p 区分别有几个列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都 是金属元素？ s区有2列，d区有8列，p区有6列。 s区元素的价层电子排布通式为ns1~2， d区元素的价层电子排布通式为(n－1)d1~9ns1~2， ds区元素的价层电子排布通式为(n－1)d10ns1~2 ，它们的最外层电子数均不超过2，在化学反应中容易失去电子，所以s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素。 讨论 （3）处于非金属与金属分界线附近的元素常被称为半金属或类金属， 为什么？ 由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线附近的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或类金属。 讨论 （4）在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原 理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？ 讨论 （5）预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种 元素。 119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。第八周期有50种元素。 周期 ns开始→np结束 同周期元素的数目 第一周期 1s 2 第二周期 2s,2p 8 第三周期 3s,3p 18 第四周期 4s,3d,4p 18 第五周期 5s,4d,5p 18 第六周期 6s,4f,5d,6p 32 第七周期 7s,5f,6d,7p 32 第八周期 第九周期 8s,5g,6f,7d,8p 50 9s,6g,7f,8d,9p 50 元素周期表远景图 对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的（如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物），这种相似性称为对角线规则。 查阅资料 1. 锂和镁及其化合物性质的相似性 2. 铍和铝及其化合物性质的相似性 3. 硼和硅及其化合物性质的相似性 对角线规则 根据对角线规则完成下列问题。 （1）写出 Be、BeO、 Be(OH)2 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。 （2）思考硼酸酸性强弱，查找资料了解硼酸的用途。 Be+2NaOH Na2BeO2+H2↑ BeO+2NaOH Na2BeO2+H2O Be(OH)2+2NaOH Na2BeO2+2H2O 对角线规则 硼酸H3BO3，白色固体，溶于水，一元弱酸，Ka=7.3×10-10 实验室中若被强碱（NaOH或KOH）溅到，除了应用大量清水（H2O）冲洗外，还应涂上硼酸溶液，以中和残余的强碱。 B(OH)3+H2O B(OH)4+H+ - 硅酸：Ka1=2.2×10-10 Ka2=2×10-12 ns1~2 (n-1)d1~9 ns1~2 (n-1)d10ns1~2 ns2 np1~6 (n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2 族序数 课堂小结 七主八副一零 12 3456788812 34567 0 主族元素： 族序数=原子的价层电子数 过渡元素 第ⅢB族~第ⅦB族： 族序数=价层电子数 第Ⅷ族： 族序数=该族的第1列元素的价层电子数 第ⅠB族~第ⅡB族： 族序数=最外层电子数 补充对角线规则 $$