人教版选修二 1.1.4 元素周期表和元素周期律 课件（30张ppt）

(共30张PPT)
第一节 原子结构
第4课时：元素周期表和元素周期律
第一章 原子结构与性质
周期表与构造理论
ⅠA 0
H ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Sn As Se Br Kr
回忆并书写1～36号元素的基态原子的价电子排布式
思考与讨论：（1）第一周期的价层电子从_____开始,以_____结束；
其余各周期的价电子总是从____能级开始,以______结束。
ⅠA 0
1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2
2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6
3s1 3s2 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6
4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d44s2 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d94s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6
3d104s2
3d54s1
3d104s1
1～36号元素的基态原子的价电子排布式
思考与讨论：（1）第一周期的价层电子从_____开始,以_____结束；
其余各周期的价电子总是从____能级开始,以______结束。
1s1
1s2
ns
np
周期表与构造理论
ⅠA 0
1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2
2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6
3s1 3s2 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6
4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d44s2 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d94s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6
3d104s2
3d54s1
3d104s1
1～36号元素的基态原子的价电子排布式
思考与讨论：（2）族序数与价层电子排布有什么规律
主族：族序数=价层电子数=最外层电子数
ⅢB~ⅦB：族序数=价层电子数
ⅠB、ⅡB：族序数=最外层电子数
Ⅷ：价电子数为8、9、10
周期表与构造理论
周期表分区
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
s区
p区
d区
ds区
f区
s区：最后填充s能级，价层电子只为s能级
d区：最后填充的是(n-1)d能级，ns能级填充2个电子，部分元素除外
ds区：理解为先填满(n-1)d能级，最后填充的是ns能级
p区：最后填充的是p能级，价层电子为ns、np能级
f区：大多数最后填充在(n-2)f能级
按电子排布式中最后填入电子的能级分类
再探元素周期表
[问题]仔细考察书末的元素周期表，你能提出哪些问题？
例如：
(1)元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？
(2）元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？
探究
共七个周期，分别有2、8、8、18、18、32、32种元素
He只有2个电子，电子排布为1s2，排满K层；其余周期结尾元素电子排布均为ns2np6，排满最外层。
共18列，1列→2列→ 13列→ 18列，价层电子数分别是1 → 8(主族和0族)； 3列→ 12列价层电子数分别是3→ 12(副族)。同列元素价电子数相等。七主八副一零共16个族： ⅠA→ⅡA→ ⅢB→ ⅦB → Ⅷ → ⅠB→ⅡB → ⅢA → ⅦA →0
ⅠA
ⅡA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
Ⅷ
ⅡB
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ⅢA
0
ⅠB
(3)为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内（如图1-18)
右上角三角区元素原子最外层电子数≥4，所以为非金属元素。
【解释与整理】回答上述问题和你提出的问题，并整理出你对元素周期表的新认识。
【讨论】
(1)为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。
周期表是元素原子核外电子根据构造原理周期性排布的直观表现形式。
副族元素处在金属到非金属过渡的区域，所以叫过渡元素。 ⅢB→ ⅦB族序数＝价层电子数 ,价层排布(n-1)d1-5ns1-2； Ⅷ 族价层排布(n-1)d6-10ns1-2 ； ⅠB→ⅡB 族序数＝价层电子数－10 ，价层排布(n-1)d10ns1-2 。
(2)按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。除 ds 反外各区的名称来自按构造原理最后填入由子的能级的符号。s 区、 d 区和 p 区分别有几个列？为什么 s 区（除氢元素）、 d 区和 ds 区的元素都是金属元素？
ⅠA
ⅡA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
Ⅷ
ⅡB
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ⅢA
0
ⅠB
S 区
d 区
d s 区
f 区
p 区
s 区、 d 区和 p 区分别有2列、8列、6列；因为s 区(除氢元素)、 d 区和 ds 区的元素原子最外层电子数都＜4个。
(3)处于非金属与金属分界线附近的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
(4)在周期表里找出 Cr 和 Cu 的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
(5)预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素。
它们既表现出一定的金属性又表现出一定的非金属性，所以叫类(半)金属。
Cr 3d 54s1
Cu 3d 104s1
不符合构造原理。
还有Mo、Ru、Rh 、 Pd、Ag 、 Pt 、 Au等元素不符合构造原理。
8s1
32+18＝50
[Og]8s1
[Og] 5g186f147d 10 8s28p6
(50种)
对角线规则
元素周期表中的某些主族元素其某些性质与右下方元素相似。
周期表分区
与酸反应 与碱反应
单质
氧化物
氢氧化物
如铍、铝两元素的性质相似性
【例1】下列说法正确的是(　　)
A.所有金属元素都分布在d区和ds区
B.最外层电子数为2的元素都分布在s区
C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D.基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区
C
【例2】某元素原子价层电子排布式为3d54s2，其在元素周期表中的位置为(　　)
A．第四周期ⅡA族 B．第四周期ⅡB族
C．第四周期ⅦA族 D．第四周期ⅦB族
D
【例3】价层电子排布为5s25p1的基态原子,其相应的元素在周期表中的位置是 (　　)
A.第四周期第ⅤA族
B.第五周期第ⅢA族
C.第五周期第ⅠA族
D.第四周期第ⅢA族
最高能层的序数=周期序数
价层电子数=主族序数
B
二、元素周期律
1.原子半径
(1)原子半径决定于什么因素？
能层数：
核电荷数：
电子的能层越多，电子之间的排斥作用越大，将使原子的半径增大。
核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。
(2)主族元素原子半径有什么规律？
主族元素原子半径的周期性变化
元素周期中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化均势如何？如何解释这种趋势？
思考与讨论
①同周期主族元素从左到右，原子半径渐小。同周期元素原子能层数相同，核电数增多，对核外电子的吸引用增大，原子半径淅小。
渐 小
渐大
②同主族元素从上到下，原子半径渐大。同主族从下到下，能层数增大使原子半径增大的幅度大于因核电荷数增多引起的原子半径减小的幅度。
(3)怎么快速比较粒子半径大小？
同周期，序大径小:
如 r(Cl) < r(Al) < r(Na)
同主族，层多径大:
同结构，序大径小:
同元素，数大径大:
如 r(I)> r(Br)> r(Cl)> r(F)
如 r(Al3+)如 r(Al) > r(Al3+) r(S2-) > r(S) r(Fe2+) > r(Fe3+)
第一电离能与构造理论
回顾：得失电子能力与什么有关？
同一周期：从左到右失电子能力减弱，得电子能力增强，金属性减弱，非金属性增强
同一主族：金属从上到下失电子能力增强，金属性增强
非金属从下到上得电子能力增强，非金属性增强
第一电离能：
气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量
第一电离能越小，越易失去电子，反之，越难失去电子
第一电离能与构造理论
为什么B的第一电离能反而比Be小
O的第一电离能为什么反而比N的第一电离能小
Be：2s2 B：2s22p1
B失去的电子是2p电子，2p电子的轨道能比2s电子的轨道能高
N：2s22px1py1pz1 O：2s22px2py1pz1
O失去的是已经成对的2p电子，成对电子的相互排斥的能量比较大；另外，N的电子排布是半充满的，比较稳定。
为什么副族元素原子的第一电离能相差不大
ns 与 (n-1)d 轨道的能量相近
为什么碱金属元素第一电离能会逐渐减小
原子半径依次增大，第一电离能依次减小
【思考与讨论】
判断元素的最高化合价
Na Mg Al
电离能 （kJ·mol－1） I1 496 738 578
I2 4562 1451 1817
I3 6912 7733 2745
I4 9543 10540 11575
I5 13353 13630 14830
I6 16610 17995 18376
I7 20114 21703 23293
这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系
突跃
钠、镁、铝的最高化合价分别是＋1、＋2、＋3
第一电离能与构造理论
通过元素逐级电离能数据推测原子结构
Na元素的逐级电离能数据： （单位：kJ·mol－1）
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11
496 4562 6912 9543 13353 16610 20114 25496 28932 141362 159076
I1<＋11 2 8 1
第一电离能与构造理论
【例4】在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是(　　)
A．3s23p3 B．3s23p5 C．3s23p4 D．3s23p6
C
电负性与金属性和非金属性
我们都知道SiH4硅显正价态、CH4中碳显负价态。为什么呢？
吸引电子能力：Si＜H电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小
组成化学键的原子：
电负性强——吸引电子的能力强——显负价
电负性弱——吸引电子的能力弱——显正价
同周期
从左往右，电负性增大，金属性减弱，非金属性增强
同主族
金属，从下往上，电负性增强，金属性减弱；
非金属，从下往上，电负性增强，非金属性增强
电负性<1.8，一般为金属元素
电负性>1.8，一般为非金属元素
组成化学键的元素
电负性相差大——离子键
电负性相差小——共价键
电负性与金属性和非金属性
鲍林以氟电负性4.0，锂电负性1.0为相对标准，计算得出各元素的电负性
【例5】溴与氯能以________键结合形成BrCl，BrCl中Br的化合价为______，写出BrCl与水发生反应的化学方程式_______________。
Br和Cl的电负性差别不大，所以BrCl分子中化学键为共价键，由于电负性Br的小于Cl的，所以Br为＋1价，BrCl＋H2O＝HCl＋HBrO
电负性与金属性和非金属性
课堂小结
原子半径
价电子数
定性解释
静态描述
元素原子的得失电子能力
电离能
定量衡量
动态描述
电负性
绝对到相对
二次提升
一次提升
第二周期
第三周期
第四周期
0
5
10
15
20
25
30
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
50
10
60
20
40
30
80
90
70
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
1（K）
2（Ca）
3（Na）
5（Al）
4（Mg）
9（Pb）
8（Sn）
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
－2
电负性
第一电离能