高中化學(xué) 1.2.2核外電子排布與元素周期表課件 魯科版選修3.ppt

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第2課時(shí) 核外電子排布與元素周期表,根據(jù)教材中“鮑林近似能級(jí)圖”可以得出 (1)第一能級(jí)對(duì)應(yīng)第___周期，原子的電子排布特點(diǎn)是 ______，該能級(jí)組只含一個(gè)s軌道，至多能容納__個(gè)電 子，該周期只有_____元素。 (2)第二、三能級(jí)組涉及__軌道和___軌道，分別對(duì)應(yīng)二、 三周期，最外層電子從__個(gè)逐漸增加到__個(gè)。這兩個(gè)能級(jí)組所容納的電子數(shù)分別等于第2、3周期所包含的 _________，這兩個(gè)周期的元素種數(shù)恰好是原子軌道數(shù)目的___倍。,1.,一,1s1～2,2,兩種,p,s,1,8,元素種數(shù),兩,(3)第四能級(jí)組對(duì)應(yīng)第__周期(長(zhǎng)周期)，從___號(hào)到___號(hào)共包含___種元素，其中過(guò)渡元素的原子中新增的電子逐漸填入____軌道。該能級(jí)組所能容納的電子數(shù)_____第四周期的元素種數(shù)，該周期的元素種數(shù)也是原子軌道數(shù)目的 _____。 (4)依次類(lèi)推，第五、六、七能級(jí)組最多容納電子數(shù)分別 為_(kāi)__、___、____。若有第八能級(jí)組，則最多容納50個(gè)電子。 由此可見(jiàn)，一個(gè)能級(jí)組最多所能容納的電子數(shù)等于一個(gè)周期所包含的元素種數(shù)。,19,36,18,3d,等于,兩倍,18,32,32,四,(1)族的劃分與原子的_______數(shù)和___________密切相關(guān)。同族元素的價(jià)電子數(shù)目相同。主族元素的價(jià)電子全都排布在最外層的___或______軌道上。盡管同族元素的電子層數(shù)從上到下逐漸增加，但價(jià)電子排布_________，并且主族元素所在族的序數(shù)等于該族元素原子的_______數(shù)。除氦元素外，稀有氣體元素原子的最___層電子排布均為ns2np6。這種_______電子的結(jié)構(gòu)是稀有氣體元素原子具有特殊穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。,2．,價(jià)電子,價(jià)電子排布,ns,nsnp,完全相同,價(jià)電子,全充滿(mǎn),外,(2)對(duì)于過(guò)渡元素的原子，價(jià)電子排布為 ________________。由此可以看出，雖然同一副族內(nèi)不同元素原子的電子層數(shù)不同，價(jià)電子排布卻_____相同，而且ⅢB～ⅦB族的價(jià)電子的數(shù)目仍然與_____相同。價(jià)電子排布為(n－1)d6～8ns2的三個(gè)族統(tǒng)稱(chēng)為Ⅷ族。ⅠB和ⅡB族則是根據(jù)ns軌道上是有一個(gè)還是兩個(gè)電子來(lái)劃分的。,(n－1)d1～10ns1～2,基本,族數(shù),原子半徑 對(duì)原子來(lái)說(shuō)，其本身并沒(méi)有一個(gè)截然分明的界面，因此也就不存在經(jīng)典意義上的原子半徑。通常所說(shuō)的原子半徑，是指指定化合物中兩個(gè)相鄰原子的_____________的一半。 常見(jiàn)的原子半徑有三種：共價(jià)半徑，由共價(jià)分子或原子晶體中的_______計(jì)算得出；金屬半徑，由____________原子之間的最短距離計(jì)算得出；范德華半徑，由_________ __________________________計(jì)算得出。,1.,平均核間距離,核間距,金屬晶體中,分子晶體,中共價(jià)分子之間的最短距離,原子半徑的影響因素 原子半徑的大小取決于兩個(gè)相反的因素：一是_________ _______，另一個(gè)因素是_________。________________，電子之間的排斥將使原子的半徑增大；而_________越 大，核對(duì)電子的引力也就越___，將使原子的半徑_____。 這兩個(gè)因素綜合的結(jié)果是使各種原子的半徑發(fā)生周期性的遞變。,2．,原子的電,子層數(shù),核電荷數(shù),原子的電子層越多,核電荷數(shù),大,縮小,原子半徑的周期性變化 (1)一般來(lái)說(shuō)，同周期中，除_____________外，隨著原子 序數(shù)的增大，元素的原子半徑自左至右逐漸_____。這是因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)電子，原子核中相應(yīng)增加一個(gè)正電荷。由于增加的電子分布在同一層上，所以增加的電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用_____核電荷增加導(dǎo)致的核對(duì)外層電子的吸引作用，有效核電荷增加結(jié)果使原子半徑逐漸減小。,3．,稀有氣體元素,減小,小于,(2)對(duì)同主族元素的原子來(lái)說(shuō)，隨著原子序數(shù)的逐漸增大，原子半徑自上而下逐漸_____。這是因?yàn)殡娮訉拥囊来卧?加，使核電荷增加對(duì)電子所施加的影響處于_____地位， 電子間的排斥作用占了_____地位。 (3)從總的變化趨勢(shì)來(lái)看，同一周期(如第四周期)的過(guò)渡元素，自左至右原子半徑的減小幅度越來(lái)越小。這是因?yàn)樵黾拥碾娮佣挤植荚赺________軌道上，它對(duì)外層電子的排斥作用與核電荷增加帶來(lái)的核對(duì)電子的有效吸引作用大致相當(dāng)，使有效核電荷的變化幅度不大。,增大,次要,主要,(n－1)d,如何用最簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述核外電子排布與元素周期表中周期和族的劃分之間的關(guān)系？ 提示 (1)每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結(jié)尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。即最外層電子所在軌道的主量子數(shù)n與其對(duì)應(yīng)的周期序數(shù)相等。 (2)族序數(shù)與價(jià)電子數(shù)的關(guān)系 ①主族(ⅠA～ⅦA)和副族ⅠB、ⅡB的族序數(shù)＝原子最外層電子數(shù)。,【慎思1】,②副族ⅢB～ⅦB的族序數(shù)＝最外層(s)電子數(shù)＋次外層(d)電子數(shù)。 ③零族：最外層電子數(shù)等于8或2。 ④Ⅷ族：最外層(s)電子數(shù)＋次外層(d)電子數(shù)。若之和分別為8、9、10，則分別是Ⅷ族第1、2、3列。,如何比較微粒半徑的大?。?提示 (1)同周期，從左到右，原子半徑依次減小。 (2)同主族，從上到下，原子或同價(jià)態(tài)離子半徑均依次增大。 (3)陽(yáng)離子半徑小于對(duì)應(yīng)的原子半徑，陰離子半徑大于對(duì)應(yīng)的原子半徑，如r(Na＋)r(Cl－)r(K＋)r(Ca2＋)。 (5)不同價(jià)態(tài)的同種元素的離子，核外電子多的半徑大，如r(Fe2＋)r(Fe3＋)，r(Cu＋)r(Cu2＋)．,【慎思2】,在元素周期表中，同屬長(zhǎng)周期的4、5、6周期所包含的元素種類(lèi)數(shù)分別為18、18、32，試解釋原因？ 提示 據(jù)鮑林近似能級(jí)圖，第4、5周期元素包含的能級(jí)為ns、np、(n－1)d，共有9個(gè)原子軌道，最多容納18個(gè)電子，對(duì)應(yīng)兩周期中各18種元素；而第6周期元素能級(jí)除ns、np和(n－1)d外，還有(n－2)f，故多出7個(gè)原子軌道，14個(gè)電子，對(duì)應(yīng)多出14種元素。,【慎思3】,隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的外圍電子排布呈周期性的變化：每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的外圍電子排布重復(fù)出現(xiàn)從ns1到ns2np6的周期性變化。 每個(gè)周期所含元素種數(shù)恰好是原子軌道數(shù)目的2倍，即從第1周期到第7周期所包含元素種數(shù)分別為2，8，8，18，18，32，第7周期為不完全周期。,1．,2．,族的劃分與原子的價(jià)電子數(shù)目和價(jià)電子排布密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，同族元素的價(jià)電子數(shù)目相同。主族元素的價(jià)電子全都排布在最外層的ns或np軌道上。并且主族元素所在的族的序數(shù)等于該元素原子的價(jià)電子數(shù)。除氦元素外，稀有氣體元素原子的最外層電子排布均為ns2np6。這種全充滿(mǎn)電子的結(jié)構(gòu)是稀有氣體元素原子具有特殊穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。 根據(jù)元素原子外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域； s區(qū)包含ⅠA、ⅡA兩族元素，除氫元素外，其余都是活潑的金屬元素；,3．,p區(qū)包含ⅢA～ⅦA和0族元素，除氫元素外，所有的非金屬元素都在p區(qū)； d區(qū)包含ⅢB～ⅦB和Ⅷ族 ds區(qū)包含ⅠB和ⅡB族，d區(qū)和ds區(qū)全是金屬元素； f區(qū)包含鑭系和錒系。 特別提醒：元素的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系； 周期序數(shù)由該元素原子中電子的最大主量子數(shù)決定； 族序數(shù)由該元素原子的價(jià)電子數(shù)決定； 所在區(qū)由該元素原子價(jià)電子對(duì)應(yīng)的角量子數(shù)決定。,【例1】?,已知某元素＋3價(jià)離子的電子排布式為： 1s22s22p63s23p63d5，該元素在周期表中的位置是 ( )。 A．第三周期Ⅷ族 B．第三周期ⅤB族 C．第四周期Ⅷ族 D．第四周期ⅤB族 解析 ＋3價(jià)離子的核外有23個(gè)電子，則原子核外有26個(gè)電子，26號(hào)元素是鐵，位于第四周期Ⅷ族。 答案 C,由電子排布式來(lái)推斷元素時(shí)有這樣的規(guī)律：最外層np能級(jí)上有電子的一定是主族(或0族)元素，其內(nèi)層已飽和，n為周期序數(shù)，最外層電子數(shù)即為主族序數(shù)；若最外層只有ns能級(jí)上有電子，價(jià)電子排布為(n－1)d1～10ns1～2，則為過(guò)渡元素。,,【體驗(yàn)1】?,(1)寫(xiě)出該元素原子核外電子排布式。 (2)指出該元素的原子序數(shù)，在周期表中所處的分區(qū)、周期數(shù)和族序數(shù)，是金屬還是非金屬以及最高正化合價(jià)。,解析 本題關(guān)鍵是根據(jù)量子數(shù)推出價(jià)電子排布，由此即可寫(xiě)出核外電子排布式及回答問(wèn)題，由一個(gè)價(jià)電子的量子數(shù)可知，該電子為3d電子，則其他兩個(gè)電子必為4s電子(因?yàn)镋3dE4s，所以?xún)r(jià)電子排布為3d14s2，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2。從而知原子序數(shù)為21，處于周期表中的d區(qū)第4周期ⅢB族，是金屬元素，最高正價(jià)為＋3。) 答案 核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2 原子序數(shù)為21，處于周期表中的d區(qū)第4周期ⅢB族，是金屬元素，最高正價(jià)為＋3。,影響因素：核對(duì)外層電子的吸引作用使原子半徑減?。浑娮娱g的排斥作用使原子半徑增大。 變化規(guī)律： 同一周期從左到右，增加電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致的核對(duì)外層電子的吸引作用，使原子半徑逐漸減小。 同一主族自上到下，核電荷數(shù)增加對(duì)外層電子的吸引作用小于增加電子間的排斥作用，使原子半徑逐漸增大。,1．,2．,歸納總結(jié)：原子半徑的變化規(guī)律 (1)同一周期隨原子序數(shù)的增加原子半徑逐漸減小。 (2)同一主族中一般是隨原子序數(shù)的增加，原子半徑逐漸增大。 (3)電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒，核電荷數(shù)越大，其微粒半徑越小。 (4)同一元素的原子半徑，大于其陽(yáng)離子半徑，小于其陰離子半徑。 如比較Ca2＋和Cl－先看電子層數(shù)，若相同；再看核電荷數(shù)：Ca2＋Cl－，因此半徑大小為(Cl－)(Ca2＋)。,判斷半徑大小并說(shuō)明原因： (1)Sr與Ba (2)Ca與Sc (3)Ni與Cu (4)S2－與S (5)Na＋與Al3＋ (6)Sn2＋與Pb2＋ (7)Fe2＋與Fe3＋ 解析 依據(jù)“要點(diǎn)二”提供的規(guī)律一一作出判斷。,【例2】?,答案 (1)BaSr 同族元素，Ba比Sr多一個(gè)電子層； (2)CaSc 同周期元素，Sc核電荷數(shù)多； (3)CuNi 同周期元素，Cu次外層為18電子，屏蔽作用大，有效核電荷數(shù)小，外層電子受到的引力??； (4)S2－S 同一元素，電子數(shù)越多，半徑越大； (5)Na＋Al3＋ 同一周期元素，Al3＋核電荷數(shù)大； (6)Pb2＋Sn2＋ 同一族元素的離子，正電荷數(shù)相同，但Pb2＋比Sn2＋多一電子層； (7)Fe2＋Fe3＋ 同一元素離子，電子越少，正電荷數(shù)越高，則半徑越小。,在中學(xué)要求的范疇內(nèi)可按“三看”規(guī)律來(lái)比較微粒半徑的大小。 “一看”電子層數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)不同時(shí)，電子層越多，半徑越大。 “二看”核電荷數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，半徑越小。 “三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí)，核外電子數(shù)越多，半徑越大。,【體驗(yàn)2】?,下列元素原子半徑依次增大的是 ( )。 A．C、N、O、F B．Mg、Al、Si、S C．B、Be、Mg、Na D．Mg、Na、K、Ca 解析 在元素周期表中，同一周期從左至右原子半徑逐漸減小，同一主族從上至下原子半徑逐漸增大。 答案 C,【體驗(yàn)3】?,具有相同電子層結(jié)構(gòu)的三種微粒An＋、Bn－、C，下列分析正確的是 ( )。 A．原子序數(shù)的關(guān)系是CBA B．微粒半徑的關(guān)系是Bn－An＋ C．C一定是稀有氣體元素的一種原子 D．原子半徑的關(guān)系是ACB,解析 離子的電子層結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。An＋、Bn－、C具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則C原子一定具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即為稀有氣體元素中的一種，可選C。分析An＋、Bn－的電子層結(jié)構(gòu)再轉(zhuǎn)化為原子結(jié)構(gòu)可知，A必定在C(即稀有氣體)的后面，B必定在C的前面[稱(chēng)為“陰前陽(yáng)下”(第一周期除外)]，故A、B、C的原子序數(shù)關(guān)系A(chǔ)CB；又據(jù)“陰前陽(yáng)下，徑小序大”的規(guī)律可知，離子半徑的關(guān)系為An＋Bn－。可選B。 答案 BC,【案例】,比較元素金屬性或非金屬性強(qiáng)弱的方法。 答案 (1)元素金屬性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)標(biāo)志 ①與水或酸反應(yīng)置換出氫的難易：金屬單質(zhì)與水或酸(非氧化性酸)置換出氫的速率越快(反應(yīng)越劇烈)，表明元素金屬性越強(qiáng)。 ②最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱：堿性越強(qiáng)，表明元素金屬性越強(qiáng)。 ③置換反應(yīng)：一種金屬能把另一種金屬元素從它的鹽溶液里置換出來(lái)，表明前一種金屬元素金屬性較強(qiáng)，被置換出的金屬元素金屬性較弱。,(2)元素非金屬性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)標(biāo)志 ①單質(zhì)與氫氣化合及氫化物的穩(wěn)定性：非金屬單質(zhì)與氫氣化合越容易、形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，表明元素非金屬性越強(qiáng)。 ②氣態(tài)氫化物的還原性：元素氣態(tài)氫化物的還原性越強(qiáng)，元素非金屬性越弱；氣態(tài)氫化物的還原性越弱，元素非金屬性越強(qiáng)。 ③最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱：酸性越強(qiáng)，表明元素非金屬性越強(qiáng)。 ④置換反應(yīng)：對(duì)于特定的置換反應(yīng)，一種非金屬單質(zhì)能把另一種非金屬單質(zhì)從它的鹽溶液或酸溶液中置換出來(lái)，表明前一種元素非金屬性較強(qiáng)，被置換出的非金屬元素非金屬性較弱。,