第二单元元素性质的递变规律元素性质的递变规律.ppt

第二单元第二单元  元素性质的递变规律元素性质的递变规律一、学习目标一、学习目标1 1．在必修化学的基础上，进一步理解元素周期律．在必修化学的基础上，进一步理解元素周期律2 2．理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本．理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化质是核外电子排布的周期性变化3 3．了解元素电离能、电负性的概念和随原子序数递．了解元素电离能、电负性的概念和随原子序数递增的周期性变化的规律增的周期性变化的规律4 4．了解电离能和电负性的简单应用．了解电离能和电负性的简单应用二、课时建议二、课时建议原子核外电子排布的周期性原子核外电子排布的周期性 1 1课时课时元素第一电离能的周期性变化元素第一电离能的周期性变化 2 2课时课时元素电负性的周期性变化元素电负性的周期性变化 2 2课时课时一、原子核外电子排布的周期性一、原子核外电子排布的周期性练习练习: :写出下列写出下列原子原子的的电子排布式电子排布式、、轨轨道表示式道表示式、、原子结构示意图原子结构示意图、、原子实表原子实表示式示式、、原子外围电子排布式原子外围电子排布式。

①H ②He ③C ④N ⑤Ne ⑥Na ⑦Cl①H ②He ③C ④N ⑤Ne ⑥Na ⑦Cl⑧K ⑨Sc ⑩Cr ⑾Fe ⑿Cu ⒀Br⑧K ⑨Sc ⑩Cr ⑾Fe ⑿Cu ⒀Br回顾回顾随着原子序数的递增随着原子序数的递增元素原子的核外电子排布元素原子的核外电子排布元素原子半径元素原子半径元素主要化合价元素主要化合价呈现周期性变化呈现周期性变化还有：元素的第一电离能、电负性等均呈现还有：元素的第一电离能、电负性等均呈现周期性变化周期性变化核外电子排布原子半径原子半径原子的最外层电子排布原子的最外层电子排布元素化合价元素化合价元素主要化合价的周期性变化主族主族ⅠAⅠA ⅡAⅡAⅢAⅢAⅣAⅣAⅤAⅤAⅥAⅥAⅦAⅦA原子核外价电原子核外价电子排布子排布最高正价最高正价最低负价最低负价化合价变化化合价变化金属性和非金属性和非金属性变化金属性变化原子半径变原子半径变化规律化规律n ns s2 2n ns s1 1n ns s2 2npnp1 1n ns s2 2npnp2 2n ns s2 2npnp3 3n ns s2 2npnp4 4n ns s2 2npnp5 5+1+1 +2+2+3+3+4+4+5+5+6+6+7+7-4-4-3-3-2-2-1-1最高正价最高正价:+1→+7;:+1→+7;最低负价最低负价:-4→-1:-4→-1 金属性减弱非金属性增强金属性减弱非金属性增强 同周期从左到右半径逐渐减小同周期从左到右半径逐渐减小元素周期表元素周期表 元素周期律的具体表现元素周期律的具体表现形式形式编排原则：编排原则： ⑴ ⑴ 按原子序数的递增顺序从左到右排列按原子序数的递增顺序从左到右排列 ⑵ ⑵ 将电子层数相同的元素排列成一个横行将电子层数相同的元素排列成一个横行( (周期）周期） ⑶ ⑶ 把最外层电子数相同的元素按电子层数把最外层电子数相同的元素按电子层数 递增的顺序从上到下排成纵行。

族）递增的顺序从上到下排成纵行族）周周期期表表7 7个周期（三短、三长、一个周期（三短、三长、一不完全不完全) )7 7个主族：由短周期和长周期个主族：由短周期和长周期元素共同构成的族（元素共同构成的族（ⅠAⅠA～～ⅦAⅦA））7 7个副族：仅由长周期构成的族个副族：仅由长周期构成的族（（ⅠBⅠB～～ⅦBⅦB））ⅧⅧ族（族（3 3个纵行）：个纵行）：FeFe、、CoCo、、NiNi等等9 9种元素种元素横的方面横的方面（（7 7个横行）个横行）纵的方面纵的方面（（1818个纵行）个纵行）零族：稀有气体元素零族：稀有气体元素Na11钠钠H1氢氢He2氦氦Li3锂锂Be4铍铍B5硼硼C6碳碳N7氮氮O8氧氧F9氟氟Ne10氖氖Mg12镁镁Al13铝铝Si14硅硅P15磷磷S16硫硫Cl17氯氯Ar18氩氩K19钾钾Ca20钙钙1234Ga31镓镓Ge32锗锗As33砷砷Se34硒硒Br35溴溴Kr36氪氪周期周期元素元素数目数目外围电子排布外围电子排布 最多可容纳的最多可容纳的外围电子数外围电子数ⅠAⅠA族族0 0族族121s11s22234568 83s3s1 13s3s2 23p3p6 618184s4s1 14s4s2 24p4p6 618185s5s1 15s5s2 25p5p6 632326s6s1 16s6s2 26p6p6 68 82s2s1 12s2s2 22p2p6 68 88 88 88 88 8 随着原子序数的增加，元素原子的外围随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：电子排布呈现周期性的变化： 每隔一定数目的元素，元素原子的外围每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从电子排布重复出现从nsns1 1到到nsns2 2npnp6 6的周期性变的周期性变化。

化 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在n ns s轨道上，价电子轨道上，价电子的构型是的构型是n ns s1 1或或n ns s2 2，位于周期表的，位于周期表的左左侧，包侧，包括括ⅠAⅠA和和ⅡAⅡA族，它们都是族，它们都是活泼金属活泼金属，容易，容易失失去去电子形成电子形成+1+1   或或+2+2价离子 s s区元素区元素 s s区和区和p p区的共同特点是：区的共同特点是：最后最后1 1个电子个电子都排布在都排布在最外层最外层，，最外层电子的总数最外层电子的总数等于等于该元素的该元素的族序族序数s s区和区和p p区就是按族划分区就是按族划分的周期表中的的周期表中的主主族 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在n np p轨道上，价层电轨道上，价层电子构型是子构型是n ns s2 2n np p1 1～～6 6，位于周期表，位于周期表右右侧，包侧，包括括ⅢAⅢA～～ⅦAⅦA族元素大部分为族元素大部分为非金属非金属0 0族族稀有气体也属于稀有气体也属于p p区p p区元素区元素 它们的价层电子构型是它们的价层电子构型是( (n n－－1)d1)d1 1～～9 9n ns s1 1～～2 2，，最后最后1 1个电子基本都是填充在倒数第二层个电子基本都是填充在倒数第二层( (n n－－1)d1)d轨道上的元素，位于长周期的轨道上的元素，位于长周期的中中部。

部这些元素都是这些元素都是金属金属，常有，常有可变化合价可变化合价，称为，称为过渡元素过渡元素它包括ⅢBⅢB～～ⅧⅧ族元素 d d区元素区元素 价层电子构型是价层电子构型是( (n n－－1)d1)d1010n ns s1 1～～2 2，即，即次外层次外层d d轨道是轨道是充满充满的，的，最外层轨道最外层轨道上有上有1 1～～2 2个电子它们既不同于个电子它们既不同于s s区，也不同于区，也不同于d d区，故称为区，故称为dsds区，它包括区，它包括ⅠBⅠB和和ⅡBⅡB族，族，处于周期表处于周期表d d区和区和p p区之间区之间它们都是它们都是金属金属，，也属也属过渡元素过渡元素 dsds区元素区元素 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在f f轨道上，价电子构轨道上，价电子构型是：型是：（（n n－－2 2））f f 0 0～～1414n ns s2 2, ,或或( (n n – 2)f 2)f 0 0～～1414( (n n－－1)d 1)d 0 0～～2 2n ns s2 2，它包括，它包括镧系和锕系镧系和锕系元素元素（各有（各有1414种元素）。

种元素）f f区元素区元素包括元素包括元素价电子排布价电子排布化学性质化学性质s s区区p p区区d d区区dsds区区f f区区ⅠAⅠA、、ⅡAⅡA族族ⅢAⅢA～～ⅦAⅦA族族ⅢBⅢB～～ⅧⅧ族族ⅠBⅠB、、ⅡBⅡB族族镧系和锕系镧系和锕系n ns s1 1、、n ns s2 2n ns s2 2n np p1 1～～6 6( (n n－－1)d1)d1 1～～9 9n ns s1 1～～2 2( (n n－－1)d1)d1010n ns s1 1～～2 2（（n n－－2 2））f f 0 0～～1414n ns s2 2各区元素特点各区元素特点活泼金属活泼金属大多为非金属大多为非金属过渡元素过渡元素过渡元素过渡元素小结小结 已知某元素的原子序数为已知某元素的原子序数为2525，试写出该元素原子的电子，试写出该元素原子的电子排布式，并指出该元素在周期排布式，并指出该元素在周期表中所属周期、族和区表中所属周期、族和区课堂练习课堂练习He2氦氦B5硼硼C6碳碳N7氮氮O8氧氧F9氟氟Ne10氖氖Al13铝铝Si14硅硅P15磷磷S16硫硫Cl17氯氯Ar18氩氩IIIAIVAVAVIAVIIA0Na11钠钠H1氢氢Li3锂锂Be4铍铍Mg12镁镁K19钾钾Ca20钙钙IAIIA1234Sc21 钪钪Ti22钛钛V23钒钒Cr24铬铬Mn25锰锰Fe26铁铁Co27钴钴Ni28镍镍Cu29铜铜Zn30锌锌IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIBA：主族：主族B：副族：副族Ga31镓镓Ge32锗锗As33砷砷Se34硒硒Br35溴溴Kr36氪氪元素周期表的结构元素周期表的结构周期周期短周期短周期长周期长周期第第1周期：周期：2 种元素种元素第第2周期：周期：8 种元素种元素第第3周期：周期：8 种元素种元素第第4周期：周期：18 种元素种元素第第5周期：周期：18 种元素种元素第第6周期：周期：32 种元素种元素不完全周期不完全周期第第7周期：周期：26种元素种元素镧镧57La – 镥镥71Lu 共共15 种元素称镧系元素种元素称镧系元素锕锕89Ac – 铹铹103Lr 共共15 种元素称锕系元素种元素称锕系元素周期序数周期序数 = = 电子层数电子层数 （横向）（横向）非非  金金  属属  性性  递递 增增非非金金属属性性递递增增金金 属属 性最性最 强强非金属性最强非金属性最强金金  属属  性性  递递  增增金金  属属  性性  递递  增增二、元素第一电离能的周期性变化二、元素第一电离能的周期性变化1 1。

电离能电离能 气态原子失去气态原子失去一个一个电子电子形成形成+1价气态阳离子价气态阳离子所需的所需的最低能量，叫做该元素的第一电离能，用最低能量，叫做该元素的第一电离能，用符号符号I1表示表示，失去第二个电子所需要的能量叫做，失去第二个电子所需要的能量叫做第二电离能第二电离能用用I2表示表示…… M（（g，基态），基态）→M+（（g））+ e－－I1 M+（（g，基态），基态）→M2+（（g））+ e－－I2 电离能反映了原子失去电子倾向的大小电离能反映了原子失去电子倾向的大小电离能越大，越难失去电子电离能越大，越难失去电子交流讨论：交流讨论：根据下图元素第一电离能曲线图，总结根据下图元素第一电离能曲线图，总结电离能的变化规律电离能的变化规律NPBeMgZnAs 5 10 15 20 25 30 35 原子序数原子序数I1 1—36号元素的第一电离能号元素的第一电离能2 2第一电离能的变化规律电离能的变化规律：： 同周期，主族元素从左到右，同周期，主族元素从左到右，电离能电离能呈逐渐呈逐渐增增大的趋势；大的趋势； 同同主主族，主族元素从上到下，族，主族元素从上到下，电离能电离能逐渐逐渐减小减小；；        特殊：特殊： I（（Be））>I（（B））, I（（Mg））>I（（Al）） I（（N））>I（（O））,I（（P））>I（（S）） I（（Zn））>I（（Ga））3。

I1与原子的核外电子排布的关系：与原子的核外电子排布的关系： 通常情况下，当原子核外电子排布在通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空能量相等的轨道上形成全空(p(p0 0、、d d0 0、、f f0 0) )、、半满半满(p(p3 3、、d d5 5、、f f7 7) )和全满和全满(p(p6 6、、d d1010、、f f1414) )结结构时，原子的能量较低，该元素具有较大构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能的第一电离能解释下列电离能的反常现象：解释下列电离能的反常现象：I（（Be））>I（（B））, I（（Mg））>I（（Al））I（（N））>I（（O））, I（（P））>I（（S））I（（Zn））>I（（Ga））4I2、、I3及各级电离能的应用及各级电离能的应用表表2-6 2-6 钠和镁的第一、二、三电离能钠和镁的第一、二、三电离能元素元素I1/kJ·mol－－1I2/kJ·mol－－1I3/kJ·mol－－1Na49645626912Mg73814517733 分析表中数据，请试着解释：为什么钠易形分析表中数据，请试着解释：为什么钠易形成成NaNa＋＋，而不易形成，而不易形成NaNa2 2＋＋，镁易形成，镁易形成MgMg2 2＋＋，而不，而不易形成易形成MgMg3 3＋＋? ?5。

同一周期的元素中，稀有气体元素同一周期的元素中，稀有气体元素的第一电离能最大，而碱金属元素的第的第一电离能最大，而碱金属元素的第一电离能最小，这是为什么一电离能最小，这是为什么?6 6电离能及应用电离能及应用M（（g) –e- = M+(g) △△H=I1 Ø电离能是原子核外电子分层排电离能是原子核外电子分层排布的实验验证布的实验验证Ø第一电离能的周期性变化是原第一电离能的周期性变化是原子核外电子排布周期性变化的必子核外电子排布周期性变化的必然结果Ø元素的第一电离能越小表示它元素的第一电离能越小表示它越容易失去电子，即该元素的金越容易失去电子，即该元素的金属性越强属性越强第一个稀有气体化合物的发现第一个稀有气体化合物的发现 19621962年英国化学家巴特列年英国化学家巴特列(N(N．．Bartlett)Bartlett)在研究铂和在研究铂和氟的反应时，发现生成了一种深红色固体经氟的反应时，发现生成了一种深红色固体经X X射线分析射线分析和其他实验证明，此化合物由阳离子和其他实验证明，此化合物由阳离子O O2 2＋＋和阴离子和阴离子PtFPtF6 6－－结合而成，化学式为结合而成，化学式为O O2 2PtFPtF6 6 。

由此，巴特列联想到氧分由此，巴特列联想到氧分子的第一电离能子的第一电离能(0(02 2→ O→ O2 2＋＋＋＋e e－－) )为为l 175.5 kJl 175.5 kJ· mol mol－－1 1，与氙，与氙(Xe(Xe) )的第一电离能的第一电离能1 170 kJ1 170 kJ· mol mol－－1 1非常接近，非常接近，这表明氙也可能被这表明氙也可能被PtFPtF6 6 氧化发生类似的化学反应于是氧化发生类似的化学反应于是他仿照合成他仿照合成O O2 2PtFPtF6 6 的方法，使氙和六氟化铂蒸气在室温的方法，使氙和六氟化铂蒸气在室温下直接反应，立即生成了橙黄色固体，实验分析其化学下直接反应，立即生成了橙黄色固体，实验分析其化学式为式为XePtFXePtF6 6这就是首次合成的第一个稀有气体的化合物，这就是首次合成的第一个稀有气体的化合物，是化学发展史上的一次重大的突破，巴特列为开拓稀有是化学发展史上的一次重大的突破，巴特列为开拓稀有气体化学作出了历史性的贡献气体化学作出了历史性的贡献三、元素电负性的周期性变化三、元素电负性的周期性变化1 1电负性的电负性的概念（概念（X X）） 为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林美国化学家鲍林(L．．Pauling)于于1932年首先提出了年首先提出了用用电负性电负性(electronegativity)来来衡量元素在化合物衡量元素在化合物中吸引电子的能力中吸引电子的能力。

他他指定氟的电负性为指定氟的电负性为4.0，并，并以此为标准确定其他元素的电负性以此为标准确定其他元素的电负性电负性逐渐电负性逐渐 增增   大大电电负负性性有有 的的趋趋势势减减小小电负性最大电负性最大电负性最小电负性最小 同一周期，从同一周期，从左左到到右右，，元素电负性逐渐元素电负性逐渐 同一主族，从同一主族，从上上到到下下，，元素电负性呈现元素电负性呈现 趋势增增 大大减减 小小2 2电负性的电负性的递变规律递变规律反映了原子间的成键能力和成键类型反映了原子间的成键能力和成键类型 一般认为，电负性一般认为，电负性 1.81.8的元素为非金的元素为非金属元素，电负性属元素，电负性 1.81.8的元素为金属元素的元素为金属元素小于小于大于大于3 3电负性的电负性的意义意义 一般认为，如果两个成键元素间一般认为，如果两个成键元素间的电负性差值大于的电负性差值大于1.71.7，他们之间通常，他们之间通常形成形成 键；键；如果两个成键元素间如果两个成键元素间的电负性差值小于的电负性差值小于1.71.7，他们之间通常，他们之间通常形成形成 键。

键规律与总结规律与总结离离  子子共共  价价概念应用概念应用 请查阅下列化合物中元素的电负请查阅下列化合物中元素的电负性值，判断他们哪些是离子化合物，性值，判断他们哪些是离子化合物，哪些是共价化合物哪些是共价化合物NaF HCl NO MgO KClNaF HCl NO MgO KCl CH CH4 4离子化合物：离子化合物： 共价化合物：共价化合物： NaFNaF、、 MgOMgO、、 KClKClHClHCl、、 NONO、、 CHCH4 4规律与总结规律与总结 电负性小的元素在化合物中吸电负性小的元素在化合物中吸引电子的能力引电子的能力 ，元素的化合，元素的化合价为价为 值；电负性大的元素在化值；电负性大的元素在化合物中吸引电子的能力合物中吸引电子的能力 ，元，元素的化合价为素的化合价为 值弱弱正正强强负负概念应用概念应用 请查阅下列化合物中元素的电负性值，请查阅下列化合物中元素的电负性值，指出化合物中为正值的元素指出化合物中为正值的元素 NaH IClNaH ICl NF NF3 3 SO SO2 2 H H2 2S CHS CH4 4 NHNH3 3 HBrHBr小结：小结：1 1。

电负性的电负性的概念（概念（X X））2 2电负性的电负性的递变规律递变规律（（1）元素非金属性的判别）元素非金属性的判别 一一般般来来说说金金属属元元素素的的电电负负性性在在1.8以以下下,非非金金属属元元素素的的电电负负性性在在1.8以以上上,利利用用电电负负性性这这一一概概念念,结结合合其其它它键键参参数数可可以以判判断断不不同同元元素素的的原原子子(或或离离子子)之之间间相相互互结结合合形形成成化化合合键键的类型2）化学键型判别）化学键型判别 电电负负性性相相差差较较大大（（△x≥1.7)△x≥1.7)的的两两种种元元素素的的原原子子结结合合形形成成化化合合物物，， 通通常常形形成成离离子子键键电电负负性性相相差差较较小小（（△x△x＜＜1.7)1.7)的的两两种种元元素素的的原原子子结结合合形形成成化化合合物物，，通通常常形形成成共共价价键键，，且电负性不相等的元素原子间一般形成极性共价健且电负性不相等的元素原子间一般形成极性共价健3）判断分子中元素的正负）判断分子中元素的正负化合化合价价：： X 大者，大者，化合价化合价为负；为负； X 小者，小者， 化合价化合价 为正；为正； △△X = 0，， 化合价化合价 为零为零。

电负性的电负性的应用应用位、构、性三者关系位、构、性三者关系原子结构原子结构元素性质元素性质元素在表中位置元素在表中位置决定决定反映反映决定决定反映反映反映反映决定决定 元素周期律是人们在对原子结构和元素性元素周期律是人们在对原子结构和元素性质的长期研究中总结出来的科学规律，它对人质的长期研究中总结出来的科学规律，它对人们认识原子结构与元素性质的关系具有指导意们认识原子结构与元素性质的关系具有指导意义，也为人们寻找新材料提供了科学的途径义，也为人们寻找新材料提供了科学的途径例如，在例如，在IAIA族可以找到光电材料，在族可以找到光电材料，在ⅢAⅢA、、ⅣAⅣA、、VAVA族可以找到优良的半导体材料族可以找到优良的半导体材料交流讨论：交流讨论： 解释元素的解释元素的““对角线规则对角线规则””，列举实例，列举实例予以说明予以说明 元素周期表与超导材料元素周期表与超导材料 1953年，美国晶体学家玛蒂亚斯年，美国晶体学家玛蒂亚斯(B．．T．．Malthias)在寻在寻找超导材料时，物理学家费米让他找超导材料时，物理学家费米让他“看看周期表看看周期表”，，“那里那里有那么多的元素，组合起来，你将有无限大的可能性发现你有那么多的元素，组合起来，你将有无限大的可能性发现你所需要的东西所需要的东西”。

玛蒂亚斯便潜心研究，经过玛蒂亚斯便潜心研究，经过17年的漫长探年的漫长探索，终于得到了转变温度索，终于得到了转变温度(电阻突然消失时的温度电阻突然消失时的温度)为为20.8 K的新超导材料的新超导材料1986年，瑞士科学家穆勒年，瑞士科学家穆勒(Muller)和德国科和德国科学家柏诺茨学家柏诺茨(Bednorz)发现发现La－－Ba－－Cu－－O的复合氧化物具的复合氧化物具有高温超导特性，全世界掀起了有高温超导特性，全世界掀起了“超导热超导热”化学家们顺着化学家们顺着元素周期律对第元素周期律对第ⅡA族族(如如Ca、、Sr)、、ⅢⅢB族族(如如Sc)、、I B族族(如如Ag、、Au)和和ⅡB族族(如如Zn、、Cd)中的各种元素的复合氧化物体中的各种元素的复合氧化物体系进行了系进行了“全面搜索全面搜索”，找到了一系列的高温超导材料找到了一系列的高温超导材料 我国科学家自我国科学家自1986年以来，在高温超导研究领域处于年以来，在高温超导研究领域处于国际前列我国是最早发现液氮温区超导体的国家之一，并国际前列我国是最早发现液氮温区超导体的国家之一，并首先成功研制出三相交流高温超导电缆系统。

首先成功研制出三相交流高温超导电缆系统。