無機(jī)化學(xué)元素周期表

1、原子序數(shù)及相關(guān)概念l1個(gè)個(gè)質(zhì)子質(zhì)子帶一個(gè)單位帶一個(gè)單位正正電荷電荷l中子不帶電中子不帶電l1個(gè)個(gè)電子電子帶一個(gè)單位帶一個(gè)單位負(fù)負(fù)電荷電荷原子序數(shù)及相關(guān)概念l質(zhì)量數(shù)（質(zhì)量數(shù)（A）= 質(zhì)子數(shù)（質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（中子數(shù)（N）l核電荷數(shù)核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)原子核外電子數(shù)l同位素：同位素：原子里具有原子里具有相同質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)和和不同中不同中子數(shù)子數(shù)的的原子原子互稱為同位素互稱為同位素 同位素在周期表里占據(jù)同一位置。 同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)略有差異 在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各種同位素的原子個(gè)數(shù)百分比(豐度)一般為定值。對元素周期律的

2、研究 “三素組”l 1829年，德國化學(xué)家德貝萊納（Dobereiner，17801849），根據(jù)元素性質(zhì)的相似性提出了“三素組”學(xué)說。他歸納出了5個(gè)“三素組”l Li Na K Ca Sr Ba P As Sb S Se Te Cl Br Il 在每個(gè)“三素組”中，中間元素的相對原子質(zhì)量約是其他兩種元素相對原子質(zhì)量的平均值，而且性質(zhì)也介于其他兩種元素之間。但是，在當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道的54種元素中，他卻只能把15種元素歸入“三素組對元素周期律的研究 六元素表l 1864年，德國人邁那耳（Meyer，18301895）發(fā)表了 六元素表。l 在表中，他根據(jù)物理性質(zhì)和相對原子質(zhì)量遞增的順序把性質(zhì)相似的元素

3、六種、六種地進(jìn)行分族，排出一張?jiān)胤诸惐怼＿@張表比以往任何一張?jiān)胤诸惐矶几呙?，但有致命缺點(diǎn)，那就是只盲目按相對原子質(zhì)量遞增排列，而未空出應(yīng)有的位置來。其次，它按物理性質(zhì)排列，很難揭示元素內(nèi)在聯(lián)系，而且包括的元素并不多，還不到當(dāng)時(shí)已知元素的一半。 對元素周期律的研究 “八音律”l 1865年，英國皇家農(nóng)業(yè)學(xué)會化學(xué)師紐蘭茲(A.Y.Newlands，18371898)把當(dāng)時(shí)已知的62種元素按相對原子質(zhì)量由小到大的順序排列，每當(dāng)排列到第八種元素時(shí)就會出現(xiàn)性質(zhì)跟第一個(gè)元素相似的情況，猶如八度音階一樣。l 沒有充分估計(jì)到當(dāng)時(shí)的相對原子質(zhì)量測定值可能有錯(cuò)誤，而是機(jī)械地按相對原子質(zhì)量由小到大順序排列l(wèi) 沒

4、有考慮到還有未被發(fā)現(xiàn)的元素，沒有為這些元素留下空位，更未能揭示元素從量變到質(zhì)變這一重要規(guī)律。門捷列夫的元素周期表（1869）門捷列夫的元素周期表現(xiàn)代元素周期表l維爾納長式周期表阿爾弗雷德阿爾弗雷德維爾納（維爾納（Alfred Werner， 1866-1919）法裔瑞士籍化學(xué)家法裔瑞士籍化學(xué)家發(fā)展了化合價(jià)理論發(fā)展了化合價(jià)理論配位化學(xué)奠基人，配位化學(xué)奠基人，1913年獲諾年獲諾貝爾化學(xué)獎貝爾化學(xué)獎現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)l八主八副八與零l三短三長一不全l將同一能級的元素按原子序數(shù)從小到大排列成一個(gè)橫行,即周期l把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排成縱行，即族總結(jié):周期（7個(gè)）族（1

5、6個(gè)）短周期長周期不完全周期第一周期第二周期第六周期第三周期第五周期第四周期第七周期 2 種 8 種 8 種 18 種 18 種 32 種 26 種主族副族第VIII族0 族共 8個(gè)主族，包括短周期和長周期元素共 8個(gè)副族，只包括在長周期中包括第8、9、10 縱行稀有氣體元素（1）周期號數(shù)等于電子層數(shù)。）周期號數(shù)等于電子層數(shù)。（2）各周期元素的數(shù)目等于相應(yīng)能級組中原子軌道所能）各周期元素的數(shù)目等于相應(yīng)能級組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。容納的電子總數(shù)。（3）主族元素的族號數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。）主族元素的族號數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。（4）長式周期表的主表從左到右可分為）長式周期表的主表從左到

6、右可分為s區(qū)，區(qū)，d區(qū)，區(qū)，ds區(qū)，區(qū)， p區(qū)區(qū)4個(gè)區(qū)，有的教科書把個(gè)區(qū)，有的教科書把ds區(qū)歸入?yún)^(qū)歸入d區(qū)；副表區(qū)；副表(鑭系和鑭系和錒系錒系)是是f區(qū)元素區(qū)元素ds區(qū)區(qū)現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)a、主族元素的族數(shù)=原子最外層的電子數(shù) 特點(diǎn)：次外層的電子數(shù)為8或18 b、副族元素：主族元素以外的其它元素 特點(diǎn)：8次外層的電子數(shù) 過渡元素 內(nèi)過渡元素 第3周期前7個(gè)元素平均減小: r(Na) - r(Cl)/6 = 191 pm - 99 pm/6 = 15.3 pm 第一過渡系10個(gè)元素平均減小: r(Sc) - r(Zn)/9 = 164 pm - 137 pm/9 = 3.0 pm 鑭系15個(gè)元

7、素平均減小: r(La) - r(Lu)/14 = 188 pm - 173pm/14 = 1.1 pm 鑭系收縮鑭系收縮 鑭系元素的原子半徑和離子半徑隨著原子序數(shù) 的增加而逐漸減小的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。 鑭系收縮的結(jié)果 B Zr和Hf B Nb和Ta B Mo和W 每對原子的原子半徑和離子半徑較接近，化學(xué)性質(zhì)也十分相似，造成這三對元素在分離上十分困難。原子半徑電離能電離能 I ( ionization energy)E (g) = E+ (g) + e- I 1E+ (g) =E 2+ (g) + e- I 2I 1 I 2 I 3 I 4 電離能涉及分級概念?；鶓B(tài)氣體原子失去最外層一個(gè)電子成

8、為氣態(tài)+1價(jià)離子所需的最小能量叫第一電離能, 再從正離子相繼逐個(gè)失去電子所需的最小能量則叫第二、第三 電離能。各級電離能符號分別用I1、I2、I3 等表示, 它們的數(shù)值關(guān)系為I1I2I3. 這種關(guān)系不難理解, 因?yàn)閺恼x子離出電子比從電中性原子離出電子難得多, 而且離子電荷越高越困難。同族總趨勢：同族總趨勢： 自上至下減小自上至下減小同周期總趨勢：同周期總趨勢： 自左至右增大自左至右增大電子親和能電子親和能Y ( electron affinity)X(g) + e- = X- (g) rmA H X- (g) + e- = X 2- (g) 例如，O- (g) + e- = O2- (g)

9、A2 = -780 kJ . mol-1 電子親和能是氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子過程中能量變化的一種量度。 與電離能相反，電子親和能表達(dá)原子得電子難易的程度。 元素的電子親和能越大，原子獲取電子的能力越強(qiáng),即非金屬性越強(qiáng)。 電子親和能是指一個(gè)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)放出或吸收的能量, 常以符號Y表示。像電離能一樣, 電子親和能也有第一、第二、之分. 元素第一電子親和能的正值表示放出能量, 負(fù)值表示吸收能量。原子結(jié)合電子的過程是放熱還是吸熱原子結(jié)合電子的過程是放熱還是吸熱? ? 原子結(jié)合電子的過程中存在兩種相反的靜電作用力：價(jià)層原有 電子與外來那個(gè)電子之間的排斥力；原子核與外來電子之間的 吸引

10、力。是放熱還是吸熱, 決定于吸引力和排斥力哪一種起支 配作用。 電子加進(jìn)電中性原子時(shí)通常是吸引力起支配作用, 發(fā)生放熱過 程,第一電子親和能通常為正值。電子加進(jìn)陰離子時(shí)排斥力起支配作用, 發(fā)生吸熱過程, 第二、第 三電子親和能都為負(fù)值。Question Question 電負(fù)性 1、分子中（元素間相互化合時(shí)），原子對電、分子中（元素間相互化合時(shí)），原子對電子吸引能力的大小，稱為該元素的電負(fù)性。子吸引能力的大小，稱為該元素的電負(fù)性。 討論：討論：a、元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性就越大，最大者為F=4.0 b、元素的金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性就越小， 最小者為Cs =0.7 2、電負(fù)性的三種標(biāo)度、電負(fù)性

11、的三種標(biāo)度 a、鮑林電負(fù)性 b、密立根電負(fù)性 c、阿萊-羅周電負(fù)性 如果原子吸引電子的趨勢相對較強(qiáng), 元素在該化合物中顯示電負(fù) 性(electronegative);如果原子吸引電子的趨勢相對較弱,元素在該 化合物中則顯示電正性(electropositive). 化合物 電負(fù)性元素 電正性元素 ClO2 (Cl-O化合物) O(3.44) Cl(3.16) HCl Cl(3.16) H(2.20) 電負(fù)性有不同的標(biāo)度，因而會看到不同的數(shù)據(jù)表。例如 Mulliken 電負(fù)性標(biāo)度，Pauling電負(fù)性標(biāo)度(以熱化學(xué)為基礎(chǔ))和 Allred- Rochow 電負(fù)性標(biāo)度。電負(fù)性 ( electron

12、egativity)電負(fù)性變化的形象表示電負(fù)性變化的形象表示元素的金屬性與非金屬性l元素的金屬性：原子失去電子成為陽離子的能力電離能l元素的非金屬性：原子得到電子成為陰離子的能力電子親和能l一般來說，金屬電負(fù)性小于2，非金屬的電負(fù)性大于2元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù) 元素元素金屬性金屬性 元素單質(zhì)與酸反應(yīng)的難易元素單質(zhì)與酸反應(yīng)的難易 （易易強(qiáng)）強(qiáng)） 元素單質(zhì)與水反應(yīng)的難易元素單質(zhì)與水反應(yīng)的難易 （易易強(qiáng)）強(qiáng)） 元素最高價(jià)氧化物的水化物（氫氧化物）元素最高價(jià)氧化物的水化物（氫氧化物） 的堿性強(qiáng)弱的堿性強(qiáng)弱 （強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)）強(qiáng)） 元素最高價(jià)氧化物的水化物元素最高價(jià)氧化物的水化物 （含氧酸）（含氧

13、酸） 的酸性強(qiáng)弱的酸性強(qiáng)弱 （強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)） 元素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易元素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易 （易易強(qiáng)強(qiáng)） 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 （穩(wěn)定穩(wěn)定強(qiáng)強(qiáng)） 元素元素非金屬性非金屬性同一周期元素金屬性和非金屬變化非金屬性逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)Li3鋰鋰Be4鈹鈹B5硼硼C6碳碳N7氮氮O8氧氧F9氟氟Ne10氖氖Na11鈉鈉Mg12鎂鎂Al13鋁鋁Si14硅硅P15磷磷S16硫硫Cl17氯氯Ar18氬氬同一主族元素金屬性和非金屬變化Na11鈉鈉Li3鋰鋰K19鉀鉀Rb37銣銣Cs55銫銫F9氟

14、氟Cl17氯氯Br35溴溴I53碘碘At85砹砹金金 屬屬 性性 逐逐 漸漸 增增 強(qiáng)強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)元素的金屬性和非金屬性遞變小結(jié)HLiBeBCNOFNaMgAlSiPSClKCaGaGeAsSeBrRbSrInSnSbTeICsBaTlPbBiPoAt非金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)元素的氧化值元素的氧化值表示化合物中各個(gè)原子所帶的電荷數(shù)。（1 1）在單質(zhì)中元素的氧化值為零。在單質(zhì)中元素的氧

15、化值為零。（2 2）氧在化合物中的氧化值一般為氧在化合物中的氧化值一般為2 2 ，僅在，僅在OFOF2 2中為中為+2+2；在過氧化物（如在過氧化物（如H H2 2O O2 2、NaNa2 2O O2 2等）中為等）中為11；在超氧化物；在超氧化物（如（如KOKO2 2）中為）中為1/21/2。（3 3）氫在化合物中的氧化值一般為氫在化合物中的氧化值一般為+1+1。僅在與活潑金屬生。僅在與活潑金屬生成的離子型氫化物（如成的離子型氫化物（如NaHNaH、CaHCaH2 2) )中為中為-1-1。（4 4）堿金屬和堿土金屬在化合物中的氧化值分別為堿金屬和堿土金屬在化合物中的氧化值分別為+1+1和和

16、+2+2；氟的氧化值總是氟的氧化值總是-1-1。（5 5）在任何化合物分子中各元素氧化值的代數(shù)和等于零；在任何化合物分子中各元素氧化值的代數(shù)和等于零；在多原子離子中各元素氧化值的代數(shù)和等于該離子所帶電在多原子離子中各元素氧化值的代數(shù)和等于該離子所帶電荷數(shù)。荷數(shù)。元素的氧化值s、p區(qū)元素，由于次外層已經(jīng)達(dá)到飽和，因此區(qū)元素，由于次外層已經(jīng)達(dá)到飽和，因此最外層電子就是價(jià)電子。從最外層電子就是價(jià)電子。從A到到A，最外，最外層電子結(jié)構(gòu)從層電子結(jié)構(gòu)從ns1到到ns2np5，價(jià)電子數(shù)目從，價(jià)電子數(shù)目從1到到7，因此最高氧化態(tài)值從因此最高氧化態(tài)值從+1到到+7。p區(qū)元素的最低區(qū)元素的最低氧化態(tài)為使其形成氧化態(tài)為使其形成ns2np6構(gòu)型所獲得電子。構(gòu)型所獲得電子。對于對于d區(qū)元素，除最外層電子是價(jià)電子，未飽區(qū)元素，除最外層電子是價(jià)電子，未飽和的次外層和的次外層d電子也是價(jià)電子，因此也必須考電子也是價(jià)電子，因此也必須考慮。慮。主族元素的化合價(jià)族IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA主要化合價(jià)氣態(tài)氫化物的通式最高價(jià)氧化物的通式+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7-1RH4RH3H2RHRR2OROR2O3RO2R2O5RO3R2O7列列/族號族號3（IIIB）4（IVB）5（VB）6（