大專無(wú)機(jī)化學(xué)課件-元素周期表

化學(xué)綜合第七課原子結(jié)構(gòu)與元素周期律化學(xué)綜合第七課原子結(jié)構(gòu)與元素周期律1元素周期律周期律：元素以及由其形成的單質(zhì)與化合物的性質(zhì)，隨著原子序數(shù)（核電荷數(shù)）的遞增，呈周期性的變化。元素周期表：周期律的圖表形式元素周期律周期律：元素以及由其形成的單質(zhì)與化合物的性質(zhì)，隨著2原子序數(shù)及相關(guān)概念1個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷中子不帶電1個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷原子序數(shù)及相關(guān)概念1個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷3原子序數(shù)及相關(guān)概念質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)同位素：原子里具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子互稱為同位素

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。原子序數(shù)及相關(guān)概念質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）4對(duì)元素周期律的研究——“三素組”1829年，德國(guó)化學(xué)家德貝萊納（Dobereiner，1780—1849），根據(jù)元素性質(zhì)的相似性提出了“三素組”學(xué)說(shuō)。他歸納出了5個(gè)“三素組”LiNaKCaSrBaPAsSbSSeTeClBrI在每個(gè)“三素組”中，中間元素的相對(duì)原子質(zhì)量約是其他兩種元素相對(duì)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(duì)元素周期律的研究——“三素組”1829年，德國(guó)化學(xué)家德貝5對(duì)元素周期律的研究——六元素表1864年，德國(guó)人邁那耳（Meyer，1830—1895）發(fā)表了《六元素表》。在表中，他根據(jù)物理性質(zhì)和相對(duì)原子質(zhì)量遞增的順序把性質(zhì)相似的元素六種、六種地進(jìn)行分族，排出一張?jiān)胤诸惐?。這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(duì)原子質(zhì)量遞增排列，而未空出應(yīng)有的位置來(lái)。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(duì)元素周期律的研究——六元素表1864年，德國(guó)人邁那耳（M6對(duì)元素周期律的研究——“八音律”1865年，英國(guó)皇家農(nóng)業(yè)學(xué)會(huì)化學(xué)師紐蘭茲(A.Y.Newlands，1837—1898)把當(dāng)時(shí)已知的62種元素按相對(duì)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(huì)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。沒(méi)有充分估計(jì)到當(dāng)時(shí)的相對(duì)原子質(zhì)量測(cè)定值可能有錯(cuò)誤，而是機(jī)械地按相對(duì)原子質(zhì)量由小到大順序排列沒(méi)有考慮到還有未被發(fā)現(xiàn)的元素，沒(méi)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。對(duì)元素周期律的研究——“八音律”1865年，英國(guó)皇家農(nóng)業(yè)學(xué)7門捷列夫的元素周期表（1869）門捷列夫的元素周期表（1869）8門捷列夫的元素周期表門捷列夫的元素周期表9現(xiàn)代元素周期表維爾納長(zhǎng)式周期表阿爾弗雷德·維爾納（AlfredWerner，1866-1919）法裔瑞士籍化學(xué)家發(fā)展了化合價(jià)理論配位化學(xué)奠基人，1913年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)現(xiàn)代元素周期表維爾納長(zhǎng)式周期表阿爾弗雷德·維爾納（Alfre10現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)八主八副八與零三短三長(zhǎng)一不全將同一能級(jí)的元素按原子序數(shù)從小到大排列成一個(gè)橫行,即周期把最外層電子數(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，即族現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)八主八副八與零11總結(jié):周期（7個(gè)）族（16個(gè)）短周期長(zhǎng)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(zhǎng)周期元素共8個(gè)副族，只包括在長(zhǎng)周期中包括第8、9、10縱行稀有氣體元素總結(jié):周期族短周期長(zhǎng)周期不完全周期第一周期第二周期第六周期第12（1）周期號(hào)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(jí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。（3）主族元素的族號(hào)數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。（4）長(zhǎng)式周期表的主表從左到右可分為s區(qū)，d區(qū)，ds區(qū)，p區(qū)4個(gè)區(qū)，有的教科書把ds區(qū)歸入d區(qū)；副表(鑭系和錒系)是f區(qū)元素ds區(qū)（1）周期號(hào)數(shù)等于電子層數(shù)。（4）長(zhǎng)式周期表的主表從左到右可13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)<18族數(shù)=(n-1)d+ns的電子數(shù)（第Ⅷ族外）c、ⅠB、ⅡB副族元素的特點(diǎn)(n-1)d10ns1~2

族數(shù)=最外層的電子數(shù)d、第Ⅷ族的特點(diǎn):(n-1)d6~8ns2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)14

e、元素的分區(qū)

s區(qū)ns1-2p區(qū)ns2np1-6

d區(qū)（n-1)d1-9ns1-2ds區(qū)(n-1)d10ns1-2

f區(qū)(n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2內(nèi)過(guò)渡元素過(guò)渡元素

現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)e、元素的分區(qū)過(guò)渡元素現(xiàn)代元素周期表的特點(diǎn)15元素性質(zhì)的周期性有效核電荷原子半徑電離能電子親和能電負(fù)性元素的金屬性和非金屬性元素的氧化值……元素性質(zhì)的周期性有效核電荷16有效核電荷屏蔽效應(yīng)：內(nèi)層和同層電子對(duì)某一選定電子的排斥作用，實(shí)際上削弱了原子核對(duì)該電子的吸引作用。原子核作用于該電子的有效核電荷Z*=Z－σ，σ叫做屏蔽常數(shù)有效核電荷屏蔽效應(yīng)：內(nèi)層和同層電子對(duì)某一選定電子的排斥作用，17（1）適用金屬元素（2）固體中測(cè)定兩個(gè)最鄰近原子的核間距一半（1）適用非金屬元素（2）測(cè)定單質(zhì)分子中兩個(gè)相鄰原子的核間距一半

嚴(yán)格地講，由于電子云沒(méi)有邊界，原子半徑也就無(wú)一定數(shù)。迄今所有的原子半徑都是在結(jié)合狀態(tài)下測(cè)定的。

金屬半徑(metallicradius)共價(jià)半徑(covalentradius)原子半徑(atomicradius)（1）適用金屬元素（1）適用非金屬元素嚴(yán)格地18大專無(wú)機(jī)化學(xué)PPT課件-元素周期表19同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(一)總趨勢(shì)：隨著原子序數(shù)的增大,原子半徑自左至右減小.解釋:電子層數(shù)不變的情況下，有效核電荷的增大導(dǎo)致核對(duì)外層電子的引力增大.同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(一)總趨勢(shì)：隨著原子序數(shù)的增大,20解釋:◆主族元素:電子逐個(gè)填加在最外層,對(duì)原來(lái)最外層上的電子的屏蔽參數(shù)(σ)小,有效核電荷(Z*)迅速增大。例如,由Na(Z=11)至Cl(Z=17),核電荷增加6,最外層3s電子感受到的有效核電荷則增加4.56(由2.51增加至7.07)?！暨^(guò)渡元素:電子逐個(gè)填加在次外層,增加的次外層電子對(duì)原來(lái)最外層上電子的屏蔽較強(qiáng),有效核電荷增加較小。◆內(nèi)過(guò)渡元素:電子逐個(gè)填加在外數(shù)第三層,增加的電子對(duì)原來(lái)最外層上電子的屏蔽很強(qiáng),有效核電荷增加甚小。同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(二)相鄰元素的減小幅度：主族元素>過(guò)渡元素>內(nèi)過(guò)渡元素◆第3周期前7個(gè)元素平均減小:[r(Na)-r(Cl)]/6=[191pm-99pm]/6=15.3pm◆第一過(guò)渡系10個(gè)元素平均減小:[r(Sc)-r(Zn)]/9=[164pm-137pm]/9=3.0pm◆鑭系15個(gè)元素平均減小:[r(La)-r(Lu)]/14=[188pm-173pm]/14=1.1pm解釋:同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(二)相鄰元素的減小幅21原子半徑變化規(guī)律的形象表示原子半徑變化規(guī)律的形象表示22

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

ⅣBZr和HfⅤBNb和TaⅥBMo和W每對(duì)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(duì)元素在分離上十分困難。原子半徑鑭系收縮每對(duì)原子的原子半徑和離子半徑較接近，化23電離能I(ionizationenergy)E(g)==E+(g)+e-I

1E+(g)==E

2+(g)+e-I

2●●●I1

<I2

<I3

<I4

電離能涉及分級(jí)概念?；鶓B(tài)氣體原子失去最外層一個(gè)電子成為氣態(tài)+1價(jià)離子所需的最小能量叫第一電離能,再?gòu)恼x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(jí)電離能符號(hào)分別用I1、I2、I3

等表示,它們的數(shù)值關(guān)系為I1＜I2＜I3….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。電離能I(ionizationenergy)E(g24同族總趨勢(shì)：自上至下減小同周期總趨勢(shì)：自左至右增大同族總趨勢(shì)：同周期總趨勢(shì)：25電子親和能Y(electronaffinity)X(g)+e-==X-(g)

X-(g)+e-==X2-(g)例如，O-(g)

+e-==O2-(g)A2=-780kJ.mol-1◆電子親和能是氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子過(guò)程中能量變化的一種量度?！襞c電離能相反，電子親和能表達(dá)原子得電子難易的程度?！粼氐碾娮佑H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(hào)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。電子親和能Y(electronaffinity)X(g26電子親和能變化的形象表示電子親和能變化的形象表示27原子結(jié)合電子的過(guò)程是放熱還是吸熱?◆原子結(jié)合電子的過(guò)程中存在兩種相反的靜電作用力：價(jià)層原有電子與外來(lái)那個(gè)電子之間的排斥力；原子核與外來(lái)電子之間的吸引力。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(guò)程,第一電子親和能通常為正值?！綦娮蛹舆M(jìn)陰離子時(shí)排斥力起支配作用,發(fā)生吸熱過(guò)程,第二、第三電子親和能都為負(fù)值。Question原子結(jié)合電子的過(guò)程是放熱還是吸熱?◆原子結(jié)合電子的過(guò)程中存28電負(fù)性1、分子中（元素間相互化合時(shí)），原子對(duì)電子吸引能力的大小，稱為該元素的電負(fù)性。

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=4.0b、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a、鮑林電負(fù)性b、密立根電負(fù)性c、阿萊-羅周電負(fù)性電負(fù)性1、分子中（元素間相互化合時(shí)），原子對(duì)電子吸引能力29◆如果原子吸引電子的趨勢(shì)相對(duì)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(shì)相對(duì)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)HClCl(3.16)H(2.20)◆電負(fù)性有不同的標(biāo)度，因而會(huì)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(

electronegativity)◆如果原子吸引電子的趨勢(shì)相對(duì)較強(qiáng),元素在該化合物中顯示電30電負(fù)性變化的形象表示電負(fù)性變化的形象表示31元素的金屬性與非金屬性元素的金屬性：原子失去電子成為陽(yáng)離子的能力電離能元素的非金屬性：原子得到電子成為陰離子的能力電子親和能一般來(lái)說(shuō)，金屬電負(fù)性小于2，非金屬的電負(fù)性大于2元素的金屬性與非金屬性元素的金屬性：原子失去電子成為陽(yáng)離子的32元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)

元素金屬性元素單質(zhì)與酸反應(yīng)的難易（易～強(qiáng)）元素單質(zhì)與水反應(yīng)的難易（易～強(qiáng)）元素最高價(jià)氧化物的水化物（氫氧化物）的堿性強(qiáng)弱（強(qiáng)～強(qiáng)）

元素最高價(jià)氧化物的水化物（含氧酸）

的酸性強(qiáng)弱

（強(qiáng)～強(qiáng)）

元素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易

（易～強(qiáng)）

氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性

（穩(wěn)定～強(qiáng)）元素非金屬性元素元素單質(zhì)與酸反應(yīng)的難易（易～強(qiáng)）33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減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)Li3鋰Be4鈹B5硼C6碳N7氮O8氧F9氟Ne10氖Na11鈉Mg12鎂Al13鋁Si14硅P15磷S16硫Cl17氯Ar18氬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34同一主族元素金屬性和非金屬變化Na11鈉Li3鋰K19鉀Rb37銣Cs55銫F9氟Cl17氯Br35溴I53碘At85砹金屬性逐漸增強(qiáng)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)同一主族元素金屬性和非金屬變化NaLiKRbCsFClBrI35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)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)元素的金屬性和非金屬性遞變小結(jié)HLiBeBCNOFNaMgA36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）在單質(zhì)中元素的氧化值為零。（2）氧在化合物中的氧化值一般為–2，僅在OF2中為+2；在過(guò)氧化物（如H2O2、Na2O2等）中為–1；在超氧化物（如KO2）中為–1/2。（3）氫在化合物中的氧化值一般為+1。僅在與活潑金屬生成的離子型氫化物（如NaH、CaH2)中為-1。（4）堿金屬和堿土金屬在化合物中的氧化值分別為+1和+2；氟的氧化值總是-1。（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)。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)。37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，因此最外層電子就是