化學人教版（2023）必修第一冊4.1原子結(jié)構與元素周期表 課件（共71張ppt）

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原子結(jié)構

元素周期表

一、人類認識原子結(jié)構的歷程

1.德謨克利特的古代原子學說(atom)

古希臘哲學家德謨克利特認為物質(zhì)都是由不可分割的微粒即構成的，原子的結(jié)合和分離是萬物變化的根本原因。

2.道爾頓的近代原子學說（實心球模型）

19世紀初，英國科學家道爾頓提出了學說。他認為物質(zhì)由組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學變化中不可再分割，它們在化學反應中保持本性不變。

原子

原子

原子

3.湯姆生的“葡萄干面包式”的原子結(jié)構模型

1904年，英國物理學家湯姆生提出“”原子結(jié)構模型，他在1897年發(fā)現(xiàn)了原子中存在。

4.盧瑟福的帶核原子結(jié)構模型

1911年，英國物理學家盧瑟福提出“模型”或“模型”。

他通過“α粒子散射實驗”，推測原子中心存在，帶。電子帶負電，在其周圍，就像行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)一樣。

葡萄干面包式

電子

有核

行星

原子核

正電

高速運動

5.玻爾的軌道原子結(jié)構模型

1913年，丹麥物理學家玻爾引入觀點。

他提出了新的原子結(jié)構模型：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的上運動，每個軌道都具有一個的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運動時，既不，也不。

6.現(xiàn)代原子結(jié)構學說——電子云模型

原子結(jié)構理論在20世紀末和21世紀初又有了新的飛速發(fā)展。

量子論

軌道

確定

放出能量

吸收能量

人類的認知是循環(huán)往復，不斷發(fā)展的，中間或許會有歧路，但從宏觀整體上把握是呈現(xiàn)螺旋式上升趨勢的。

二、原子結(jié)構

1.原子的組成

(1)原子

原子核

質(zhì)子：帶個單位正電荷

中子：不帶電

核外電子：帶個單位負電荷

1

1

(2)質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有的和的相對質(zhì)量取整數(shù)加起來所得的數(shù)值，用表示。

(3)構成原子的微粒間的兩個關系

①質(zhì)量數(shù)(A)＝_____________________

②質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝＝原子序數(shù)。

質(zhì)子

中子

A

質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)

核電荷數(shù)

(4)原子組成的表示方法

質(zhì)量數(shù)

質(zhì)子數(shù)

_______

_______

元素符號

12

6

天然存在的同位素相互間保持一定的比率。如12C為98.892%，13C為1.108%，14C為1.2×10—10%。12C、13C為穩(wěn)定同位素，14C為放射性同位素，半衰期為5730年，常被用來研究生物過程、生物化學過程等反應途徑的指示劑。

俗稱－重氫超重氫

符號_________

質(zhì)子數(shù)111

中子數(shù)_______

氫元素的三種核素

H

D

T

0

1

2

2.元素、核素、同位素（課本96-97）

(1)概念辨析

質(zhì)子數(shù)

質(zhì)子數(shù)

中子數(shù)

質(zhì)子

質(zhì)量

(2)同位素的應用

①____在考古工作中用于測定文物的年代；

②用于制造原子彈、核發(fā)電；

③用于制造氫彈；

④放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等。

14C

核外電子排布決定原子的化學性質(zhì)，在多電子原子中，電子是如何排布的呢？

三、核外電子排布

1.核外電子的分層排布

在多電子的原子里，電子的能量并不相同。能量低的，通常在離核的區(qū)域運動；能量高的，通常在離核的區(qū)域運動。核外電子的分層運動，又叫核外電子的分層排布。其關系如下：

電子層層數(shù)(n)1234567

符號_________NOPQ

離核遠近由___到___能量高低由___到___近

遠

K

L

M

近

遠

高

低

原子中電子處在原子核的引力場中，電子一般總是先從內(nèi)層排起，一層充滿后再填充下一層。每個電子層最多可以排布多少電子呢？

2

8

2

8

8

2

+2

+10

+18

2

8

18

8

+36

+54

2

8

18

8

18

+86

2

8

18

32

8

18

KLMNOP

2n2

8

2

18

2.原子核外電子排布的一般規(guī)律

3.核外電子排布的表示方法——原子結(jié)構示意圖

(1)鈉原子的結(jié)構示意圖如下，請注明其意義：

電子層

電子數(shù)

原子核

核電荷數(shù)

(2)離子結(jié)構示意圖：

①陽離子：元素的原子失去最外層所有電子變?yōu)殡x子時，電子層數(shù)減少一層，形成與上一周期稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構，其核外電子數(shù)＝。

如

質(zhì)子數(shù)－所帶電荷數(shù)

②陰離子：元素的原子得到電子變成簡單陰離子時，形成和同周期稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構，其核外電子數(shù)＝。

如

質(zhì)子數(shù)＋所帶電荷數(shù)

在練習本上依次畫出1～18號元素的原子結(jié)構示意圖，分析總結(jié)它們的核外電子排布特點(填元素符號)：

(1)最外層電子數(shù)為1的原子有____________；最外層電子數(shù)為2的原子有________________。

(2)最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的原子有________________。

(3)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的原子有_____________，3倍的原子有_____________。

(4)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有________________。

(5)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的原子有________________。

(6)最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的原子有________________。

元素周期表核素

現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)和合成的元素一共有118種，如果每種元素都去仔細研究，耗費的人力、物力相當大。

如何做？

——分門別類去研究

如何分類？

找到規(guī)律，找到元素內(nèi)在的聯(lián)系。

(2)元素周期表的演變

①演變：隨著科學發(fā)展，為__________留下的空位先后被填滿。

②編排依據(jù)：由相對原子質(zhì)量改為原子的_________。

(1)第一張元素周期表

①誕生：1869年，俄國化學家_________繪制出

②繪制依據(jù)：將元素按照_____________由小到大的順序排列，將_______________的元素放在一個縱行。

門捷列夫

相對原子質(zhì)量

化學性質(zhì)相似

未知元素

核電荷數(shù)

元素周期表的發(fā)展歷程

[思考與交流](觀察元素周期表)

按照元素在周期表中的順序給元素編號，

得到原子序數(shù)。

結(jié)合1-20號元素原子的結(jié)構示意圖和元素周期表中1-20號元素的排列，分析一下我們現(xiàn)在使用的元素周期表的排列規(guī)律。

原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)

鉀（K）鈣（Ca）

＋192881

⑴把電子層數(shù)相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列

⑵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列

元素周期表排列的規(guī)律

周期（橫行）

第一周期：2種元素

第二周期：8種元素

第三周期：8種元素

第四周期：18種元素

第五周期：18種元素

第六周期：32種元素

第七周期：32種元素

(鑭系元素)

(錒系元素)

周期序數(shù)=電子層數(shù)

短周期

長周期

族

縱行

主族：

副族：

ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA

第Ⅷ族：

稀有氣體元素

0族：

共七個主族

ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB

共七個副族

三個縱行(8、9、10），位于ⅦB與ⅠB中間

主族序數(shù)=最外層電子數(shù)

①周期

a．個數(shù)：元素周期表中有____個周期。

b．特點：每一周期中元素的_________相同

c．分類：

短周期：包括_______________________。

長周期：包括_____________________。

元素周期表的結(jié)構

7

電子層數(shù)

第一、二、三周期

第四、五、六、七周期

②族

a．個數(shù)：元素周期表有___個縱行，但只有__個族。

b．特點：元素周期表中主族元素的族序數(shù)等于其____________________。

c．分類：

主族：在族序數(shù)后標A，如周期表中第14縱行表示為第________族。

18

16

原子的最外層電子數(shù)

ⅣA

副族：在族序數(shù)后標B，如周期表中第6縱行表示為

第________族。

0族：最外層電子數(shù)___(He為___)，其化合價定為__。

Ⅷ族：周期表中第__________縱行。

ⅥB

8

2

0

8、9、10

123456789101112131415161718

ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0

族的別稱

第ⅠA族稱為元素,

第ⅡA族稱為元素

第ⅣA族稱為元素,

第ⅤA族稱為元素

第ⅥA族稱為元素

第ⅦA族稱為元素

零族稱為元素

堿金屬

堿土金屬

碳族

氮族

氧族

鹵族

稀有氣體

思考：Cl的位置的描述：

第七主族

VII族

VIIA族

第III周期

第三周期

第3周期

第三周期第VIIA族

1、氦元素原子最外層有兩個電子，

為什么不把它排在ⅡA族？

2、哪周期元素種類最多？族呢？

第ⅢB

第六周期、第七周期

元素規(guī)律性的總結(jié)

預測新元素，為未知元素預留了“房間”。

元素周期表的應用

原子結(jié)構與元素性質(zhì)

門捷列夫曾預言有這樣一種元素，性質(zhì)上和鋁相似，稱其為“類鋁”，密度為5.9—6克/立方厘米。

1875年，法國化學家布瓦博德蘭從閃鋅礦中發(fā)現(xiàn)了鎵元素，元素符號定為Ga，中文名為“鎵”。鎵元素，大部分數(shù)據(jù)和性質(zhì)都和門捷列夫預言的類鋁相近，只是測定的密度為4.7克/立方厘米，與預測值相距較大。

1876年5月，法國科學院在院刊上公布了布瓦博德蘭關于鎵的新發(fā)現(xiàn)。不久，布瓦博德蘭就收到了門捷列夫?qū)憗淼男偶?，信中說讓他重新測定一下鎵的比重。于是，布瓦博德朗把鎵提純之后重新進行了測量，鎵的比重實測值為5.96，與門捷列夫的預測十分吻合！此事在歐洲的震動很大。而若干年之后，發(fā)現(xiàn)鈧和鍺的喜訊也相繼傳來，并且，鈧和鍺的理化性質(zhì)都與門捷列夫的預測相一致，從而為門捷列夫周期律的科學性提供了有力的證據(jù)。

科學史話

元素的化學性質(zhì)與原子結(jié)構的關系

(1)活潑金屬元素的原子最外層電子數(shù)，容易電子；具有金屬性

(2)活潑非金屬元素的原子最外層電子數(shù)，容易電子；具有非金屬性

較少

失去

較多

得到

堿金屬元素

1.位置

ⅠA族(除氫外)的元素稱為堿金屬，它們的原子結(jié)構有何異同？

元素名稱元素符號核電荷數(shù)原子結(jié)構示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑(nm)

堿金屬元素鋰0.152

鈉0.186

鉀0.227

銣0.248

銫0.265

Li

Na

K

Rb

Cs

3

11

19

37

55

1

1

1

1

1

2

3

4

5

6

2、原子結(jié)構

2、原子結(jié)構

①相似性：

原子結(jié)構的相同，都為。

最外層電子數(shù)

1個

②遞變性：

從Li到Cs：

核電荷數(shù)依次；

電子層數(shù)逐漸；

原子半徑逐漸；

增大

增多

增大

結(jié)構決定性質(zhì)

從堿金屬原子的結(jié)構角度推測其化學性質(zhì)

易失去1個電子

形成+1價陽離子

表現(xiàn)出還原性

可與非金屬、水等反應

Li

Na

K

Rb

Cs

3、堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)

復習回顧：

Na有哪些化學性質(zhì)？

與非金屬單質(zhì)（如O2反應）

與水反應

常溫下：4Na+O2===2Na2O

加熱條件下：2Na+O2===Na2O2

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

(1)與水反應

3、堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)

鈉和鉀與水反應的比較

物理性質(zhì)：質(zhì)軟、銀白色、密度比水小

(1)與水反應

鈉

與水反應

反應方程式

浮、熔、游、響、紅

浮、熔、游、響、紅，有微弱爆炸

2Na+2H2O2NaOH+H2↑

2K+2H2O2KOH+H2↑

鉀

2M+2H2O===2MOH+H2↑

(M=Li,Na,K,Rb,Cs)

3、堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)

反應劇烈程度↑，產(chǎn)物堿性↑

3、堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)

（2）與非金屬的反應（以O2為例）

3、堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)

（2）與非金屬的反應（以O2為例）

鈉、鉀化學性質(zhì)比較

鈉鉀

與氧氣反應劇烈燃燒，火焰色，生成色的固體燃燒更劇烈，火焰呈色（透過藍色鈷玻璃觀察）

黃

淡黃

紫

堿金屬化學反應方程式反應劇烈程度產(chǎn)物復雜程度活

潑

性

Li逐漸逐漸

逐

漸

NaKRbCs增大

增大

4Li+O2===2Li2O

2Na+O2===Na2O2

K+O2===KO2

為什么堿金屬單質(zhì)化學性質(zhì)具有相似性和遞變性？

結(jié)構性質(zhì)

相似性最外層都只有__________單質(zhì)都具有較強的_____;

都能與_________反應。

遞變性從Li→Cs:電子層數(shù)逐漸_____;原子半徑逐漸____:原子核對最外層電子的引力逐漸___。失電子能力逐漸_____;與O2、H2O反應劇烈程度逐漸____；

堿性逐漸_____，如LiOH<____<____<____<CsOH,金屬性逐漸____

決定

1個電子

增多

增大

減弱

還原性

O2、H2O

增強

增大

增強

NaOH

KOH

RbOH

增強

金屬元素的金屬性強弱判斷依據(jù)：

1、根據(jù)金屬單質(zhì)與水或者與酸反應置換出氫的難易程度。

置換出氫越容易，則金屬性越強。

2、根據(jù)金屬元素最高價氧化物對應水化物堿性強弱。

堿性越強，則原金屬元素的金屬性越強。

鋰Li

銣Rb

鈉Na

略帶金屬光澤

4、堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)

閱讀課本P101表4-2，

試著歸納堿金屬物理性質(zhì)的相似性和遞變性

堿金屬單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度(g.cm3)熔點(℃)沸點(℃)

Li銀白色，柔軟0.534180.51347

Na銀白色，柔軟0.9797.81882.9

K銀白色，柔軟0.8663.65774

Rb銀白色，柔軟1.53238.89688

Cs略帶金屬光澤，柔軟1.87928.40678.4

表4-2堿金屬單質(zhì)的主要物理性質(zhì)

熔沸點

逐漸降低

最輕的金屬

密度反常

4、堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)

總結(jié)：堿金屬元素的遞變規(guī)律

堿金屬元素原子結(jié)構化學性質(zhì)物理性質(zhì)核電荷數(shù)電子層數(shù)原子半徑核對最外層電子的吸引力金屬性對應堿的堿性密度

熔沸點

LiNaKRbCs

增

加

增

加

增

加

減

弱

增

強

增

大

(K

除

外)

降

低

增

強

1.鋰電池是一種高能電池。

4．銣銫主要用于制備光電管、真空管。銫原子鐘是目前最準確的計時儀器。

3．鉀的化合物最大用途是做鉀肥。硝酸鉀還用于做火藥。

堿金屬元素的用途：

2.鈉鉀合金可以作核反應堆的傳熱劑

5、堿金屬單質(zhì)規(guī)律的應用

鋰電池

電池原材料Li2CO3價格飛漲

→鈉電池

二者工作原理幾乎一致，研發(fā)成本低

鹵族元素

1.位置

氯氣

液溴

碘

氟氣

2、鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)

鹵素單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度熔點(℃)沸點(℃)水溶性

F2淡黃綠色，氣體1.69gL-1-219.6-188.1反應

Cl2黃綠色，氣體3.214gL-1-101-34.6溶解

Br2深紅棕色，液體3.119gcm-3-7.258.78溶解

I2紫黑色，固體4.93gcm-3113.5184.4微溶

表4—3鹵素單質(zhì)的主要物理性質(zhì)

常溫下，唯一的液態(tài)非金屬單質(zhì)

2、鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)

顏色

逐漸加深

氣液固，密度逐漸增大

熔沸點

逐漸增大

逐漸減小

遞變性

相似性

都有顏色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑（萃取原理）。

結(jié)合下表，推測鹵族元素的原子結(jié)構和性質(zhì)有什么相似性和遞變性？

元素名稱元素符號核電荷數(shù)原子結(jié)構示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑(nm)

氟0.071

氯0.099

溴0.114

碘0.133

F

Cl

Br

I

9

17

35

53

7

7

7

7

2

3

4

5

3、原子結(jié)構

①相同點：最外層上都有____個電子；

②遞變性：從F→I，核電荷數(shù)逐漸________，電子層數(shù)逐漸_____，原子半徑逐漸_____。

7

增多

增多

增大

3、原子結(jié)構

具有氧化性

易得1個電子

（1）都能與金屬反應生成金屬鹵化物

（2）都能與氫氣反應生成鹵化氫（HX）

（3）都能與水反應

（4）都能與堿反應

4、鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)

(1)鹵素單質(zhì)與氫氣反應

鹵素單質(zhì)反應條件劇烈程度化學方程式產(chǎn)物穩(wěn)

定性

F2暗處劇烈，發(fā)生爆炸________________很穩(wěn)定

Cl2光照或點燃劇烈_______________________較穩(wěn)定

Br2加熱不劇烈__________________不如氯

化氫穩(wěn)定

I2不斷加熱不劇烈_____________不穩(wěn)定

H2＋F2==