4.1.1 原子结构 元素周期表 核素 课件-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第四章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构与元素周期表 第1课时 原子结构 元素周期表 核素 【引入】 丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成。那么这些元素之间有什么内在联系吗？它们是如何相互结合形成多种多样的物质呢？原子结构与元素周期表之间有什么样的关系呢？ 【科学史话】 原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。 下列几种在科学发展不同时期所建构的原子结构模型，代表了人类对原子结构认识的不同阶段，简明形象地表示了人类对原子结构认识逐步深化的演变过程。 道尔顿模型（1803年）：原子是构成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。 汤姆孙原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。 卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。 玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。 电子云模型（1926~1935年）：现代物质结构学说。电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道。 目前，科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。 原子结构模型的转变 一、原子结构 原子 原子核（+） 核外电子（-） 质子（+） 中子(不带电) 质量数（A）＝ 质子数（Z） + 中子数（N） 阅读教材第二段，什么叫质量数？ 原子由什么构成？ 1.电子层 (1) 概念：在多电子原子里，把电子运动的 的区域简化为 的壳层，称作电子层。 (2) 不同电子层的表示及能量关系 能量不同 不连续 N M L K 原子核 一、原子结构 电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 字母表示 能量 K L M N O P Q 低 高 a、在多电子原子里，电子的能量不同。 b、在离核近的区域运动的电子的能量较低，在离核远的区域运动的电子的能量较高。 一、原子结构 原子核 核内质子数或核电荷数 粒子符号 M层电子数 电子层 2.电子层的表示方法 (1)钠原子的结构示意图如下，请注明其意义： 原子结构示意图中，核内质子数 = 核外电子数 (2) 原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如： Na＋ ；Cl－ 。 阳离子：核外电子数 核电荷数。 阴离子：核外电子数 核电荷数。 小于 大于 一、原子结构 2.电子层的表示方法 一、原子结构 3.核外电子排布 电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么每个电子层最多可以排布多少个电子呢？ 核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 He(氦) 2 10 Ne(氖) 2 8 18 Ar(氩) 2 8 8 36 Kr(氪) 2 8 18 8 54 Xe(氙) 2 8 18 18 8 86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8 从表中稀有气体的电子排布，你发现什么规律？ (1) 当K为最外层，最多能容纳多少电子？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？ (2)次外层最多容纳电子数是多少？ (3)你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？ 一、原子结构 3.核外电子排布 核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 He(氦) 2 10 Ne(氖) 2 8 18 Ar(氩) 2 8 8 36 Kr(氪) 2 8 18 8 54 Xe(氙) 2 8 18 18 8 86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8 核外电子排布的规律特点：(1)_____________________；(2)_____________________；(3)_____________________；(4)_____________________等。 原子核外电子分层排布 K层最多容纳电子数为2 最外层电子数不超过8个 L层最多排8个电子 每层最多容纳2n2个电子。最外层电子数目不超过8个，次外层电子数目不超过18个。核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。 一、原子结构 3.核外电子排布 (4) 请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电核数为1-20号元素原子的核外电子排布。 【思考交流】 原子结构示意图中各电子层上的电子数目必须遵守核外电子的排布规律，该结构示意图中最外层电子数为9，不符合排布规律。 1．钾的原子结构示意图为什么不能写成 ？ 原子形成阳离子后，要减少一个电子层，形成阴离子后电子层数不变，但最外层电子数增多，它们都达到了稳定结构。 2．原子形成阳离子或阴离子后，其电子层结构发生了哪些变化？ 前20号元素的核外电子排布 【课堂练习】 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 【课堂练习】 二、元素周期表 门捷列夫制出了第一张元素周期表，他是根据什么排列的元素呢？ ⇒1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表。 ↓ ⇒按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列，将化学性质相似的元 素放在同一纵行。 ↓ ⇒揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。 ↓ ⇒随着科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满。 ↓ ⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改 为原子的核电荷数，形成现行的元素周期表。 二、元素周期表 二、元素周期表 按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。在发现原子结构以后，人们发现，原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系： 原子序数=核电荷数＝质子数＝核外电子数 原子 原子核（+） 核外电子（-） 质子（+） 中子(不带电) 元素周期表中元素的排列方式：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 一个横行作为1个周期 7个 一 二 三 四 五 六 七 一列作为1个族（第8、9、10三列统称为第Ⅷ族） 16个 第Ⅷ族 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【思考与交流】 填写下表，并思考周期序数与元素的原子核外电子层数之间的关系 周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数 1 H～He 2 1 2 3 4 5 6 7 Fr～Og 7 Li～Ne 8 2 Na～Ar 8 3 K～Kr 18 4 Rb～Xe 18 5 Cs～Rn 32 6 32 周期序数等于原子核外电子层数 短周期 长周期 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族以外） ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二、元素周期表 过渡元素 元素周期表中从 到 共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为 元素，统称为过渡元素。 4.认识元素周期表的相关信息(以Fe为例) ⅢB ⅡB 金属 元素符号 原子序数 相对原子质量 元素名称 二、元素周期表 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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【课堂练习】 1.下列说法正确的是 A.我们常用的元素周期表中元素排序的依据是元素的相对原子质量 B.元素周期表中同一横行元素原子的电子层数相同 C.元素周期表有16个纵行 D.元素周期表已发展成一个稳定的形式，它不可能再有新的变化了 B 2.已知元素的原子序数，不可以推断元素原子的 A.质子数 B.核电荷数 C.核外电子数 D.离子所带的电荷数 D 三、核素 核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。如 1H、2H、12C、13C、16O、17O等各为一种核素。 1 1 6 6 8 8 原子符号 同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子互称为同位素。 即同一元素的不同核素之间互称为同位素。 1 H 1 H 1 2 H 1 3 氕 氘 氚 H D T 三、核素 核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子 三、核素 例如： 就是氢元素的不同核素 同位素：同一元素的不同核素互称同位素 质子数相同 中子数不同 和 互为同位素，则有： Z1=Z2；A1≠A2 三、核素 同位素有天然存在和人工制造的区别，元素的天然同位素保持一定的比率不变，元素的平均相对原子质量就是按照该元素各种核素的比率计算的算术平均值。 三、核素 有的同位素具有放射性，称为放射性同位素。 同位素有很多用途：考古时利用14C测定文物的年代；D和T用于制造氢弹；利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。 元素 核素 同位素 同素异形体 本质 范畴 特性 决定因素 举例 质子数相同的一类原子 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 同种元素形成的不同单质 同类原子 原子 原子 单质 只有种类，没有个数 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎完全相同 元素相同 性质不同 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构 H、C、O 三种元素 1H 1 1H 2 1H 3 三种核素 1H 1 1H 2 1H 3 互称同位素 O2、O3互为同素异形体 项目 内容 “四素”的区别 1、质量数： 小结： 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 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 3、同位素：同一元素的不同核素互称同位素 4、原子的核外电子排布规律：　 （1）电子总是尽先由里向外排列； （2）每个电子层最多可以容纳2×n2个电子； （3）最外层最多可以容纳8个电子（K层为最外层时，最多容纳2个）； （4）次外层最多容纳18个电子。 5、元素周期表：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。 小结： 周期表分为7个周期（短周期和长周期），16个族 Lavf57.83.100 $