4.1.1原子结构与元素周期表课件.pptx
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- 4.1 原子结构 元素 周期表 课件
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1、第四章第四章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律第一节第一节 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表4.1.14.1.1 原子结构与元素周期原子结构与元素周期表表熟悉并掌握原子核外电子数的规律2课程学习目标课程学习目标熟悉并掌握原子结构的概念1探究元素周期表中元素的规律3学习并掌握核素与同位素的概念4了解同位素在生活中的应用5化学老师的春联化学老师的春联丰富多彩丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组的物质世界是由一百多种元素组成的。成的。最初最初,人们通过分类整理的方法对元素之,人们通过分类整理的方法对元素之间的联系进行研究的。随着元素周期表的建立间的联系进行研究的。随着元素周期表的建立和
2、元素周期律的发现,特别是原子结构的奥秘和元素周期律的发现,特别是原子结构的奥秘被揭示,人们从微观角度探索元素被揭示,人们从微观角度探索元素之间的之间的内在内在联系,进一步认识了元素性质及其联系,进一步认识了元素性质及其递变规律递变规律,并通过研究粒子间的相互作用,认识并通过研究粒子间的相互作用,认识化学反应化学反应的本质;逐步建立了结构决定性质的的本质;逐步建立了结构决定性质的观念观念。不溶性杂质不溶性杂质1789年,拉瓦年,拉瓦锡发表了人锡发表了人类历史上第一张类历史上第一张元素表元素表贝德莱纳的贝德莱纳的三元素组三元素组规则规则尚古多创建的尚古多创建的螺旋图螺旋图欧德林欧德林原子量和元素符
3、号表原子量和元素符号表一、元素周期表的一、元素周期表的“诞生诞生” 1869年年门捷列夫门捷列夫在继承和分析了前人工作的基础上,对大量实验事实进在继承和分析了前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,成功地对元素进行了科学分类。他制出行了订正、分析和概括,成功地对元素进行了科学分类。他制出第一张第一张元素元素周期表周期表。经过十多。经过十多年艰苦卓绝的努力,系统地研究了年艰苦卓绝的努力,系统地研究了元素的性质,按照元素的性质,按照相相对原子质量对原子质量的大小,将元素排成序,终于发现了元素周期律。的大小,将元素排成序,终于发现了元素周期律。元素周期表手稿元素周期表手稿俄国化学家俄
4、国化学家 门捷列夫门捷列夫2020世纪初,原子结构的奥秘被揭示后,人们对元素周期世纪初,原子结构的奥秘被揭示后,人们对元素周期表的认识更加完善。那么,原子结构与元素周期表之间有怎表的认识更加完善。那么,原子结构与元素周期表之间有怎样的关系呢?样的关系呢?1.原子的构成微粒及其作用原子的构成微粒及其作用1 | 原子结构原子结构原子结构2.质量数质量数(1)定义:忽略电子的质量,将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数,用“A”表示(2)微粒之间的关系: 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)原子原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为的质量主
5、要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为1 1,如果忽,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数叫做质量数。质量数质量数【问题探究】请同学们画出118号元素的原子结构示意图,观察原子核外电子的排布特点,总结其排布规律。H HHeHeLiLiBeBeB BC CN NO OF FNeNeNaNaMgMgAlAlSiSiP PS SClClArAr元素周期表的编排HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClAr118号元素的排布元素周期表的编排在在含有多个电子的原子
6、里,电子分别在能量含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动。把不同的区域简化为不连续不同的区域内运动。把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层。(有人把这种电子层模的壳层,也称作电子层。(有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构)型比拟为洋葱式结构)分别分别用用n=1,2,3,4,5,6,7n=1,2,3,4,5,6,7或或K K、L L、M M、N N、O O、P P、Q Q来表示从内到外的电子层。来表示从内到外的电子层。N NM ML LK K原子核原子核原子结构原子结构3.核外电子排布核外电子排布(1)电子层含义在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,人们把不
7、同的区域简化为不连续的壳层,称之为电子层表示方法n1234567字母KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高在在多电子原子中,电子的能量是不相同的。在离核较近的区多电子原子中,电子的能量是不相同的。在离核较近的区域内运动的电子能量较低,在离核较远的区域内运动的电子能量较域内运动的电子能量较低,在离核较远的区域内运动的电子能量较高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中,电子总是从内层高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中,电子总是从内层排起,当一层充满后再填充下一层。排起,当一层充满后再填充下一层。那么那么,每个电子层最多可以排布多少个电子呢?,每个电子层最多可以排布多少个电子呢?1
8、 1个?个?2 2个?个?8 8个?个?1616个?个?+11+112 2 8 8 1 1K L MK L MNaNa根据根据NaNa元素的核外电子排布,我们可以发现,元素的核外电子排布,我们可以发现,K K层最层最多可以排布多可以排布2 2个电子,个电子,L L层最多可以排布层最多可以排布8 8个电子。个电子。下表是稀有气体元素原子的电子层排布,根据表格回答问题。下表是稀有气体元素原子的电子层排布,根据表格回答问题。核电核电荷数荷数元素元素名称名称元素元素符号符号各电子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP2氦He210氖Ne2818氩Ar28836氪Kr2818854氙Xe28181888
9、6氡Rn281832188(1 1)当)当K K层为最外层时,最多能容纳的电子数是多少?除了层为最外层时,最多能容纳的电子数是多少?除了K K层,其他各层为最外层时,最多能容纳的电子数是多少?层,其他各层为最外层时,最多能容纳的电子数是多少?当当K K层为最外层时,最多能容纳层为最外层时,最多能容纳2 2个电子数除了个电子数除了K K层,层,其他各层为最外层时,最多能容纳其他各层为最外层时,最多能容纳8 8个电子数。个电子数。(2 2)次外层最多容纳的电子数是多少?)次外层最多容纳的电子数是多少?次次外层最多容纳外层最多容纳1818个电子数。个电子数。(3 3)你能归纳出第)你能归纳出第n n
10、层最多能容纳的电子数吗?层最多能容纳的电子数吗?纵向纵向观察数据,观察数据,K K层最多容纳层最多容纳2 2个电子,个电子,L L层最多容纳层最多容纳8 8个电子个电子,M M层最多容纳层最多容纳1818个电子,个电子,N N层最多容纳层最多容纳3232个电子个电子利用数学归利用数学归纳法,可以总结出第纳法,可以总结出第n n层最多能容纳层最多能容纳2n2n2 2电子数电子数(4 4)请你根据所归纳的规律,用原子结构示意图表示核电)请你根据所归纳的规律,用原子结构示意图表示核电荷数为荷数为1,6,11,15,171,6,11,15,17号元素原子的核外电子排布。号元素原子的核外电子排布。核电核
11、电荷数荷数元素元素名称名称元素元素符号符号各电子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP1氢H16碳C2411钠Na28115磷P28517氯Cl287 原子核外第原子核外第n n层最多能容纳的电子数为层最多能容纳的电子数为2n2n2 2 。 无论原子有几个电子层,其最外层中的电子数最多只有无论原子有几个电子层,其最外层中的电子数最多只有8 8个。(个。(K K层只有层只有2 2个)个) 原子最外电子层有原子最外电子层有8 8个电子(最外层为个电子(最外层为K K层时,最多只有层时,最多只有2 2个电子)的结构是相对稳定的结构。个电子)的结构是相对稳定的结构。原子核外电子数的规律原子核外电子数的
12、规律(2)原子核外电子的排布规律原子结构模型的演变原子结构模型的演变道尔顿模型(道尔顿模型(18031803年)年)原子结构原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析,通过对模型是科学家根据科学猜想和分析,通过对原子结构的形象和描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。原子结构的形象和描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。汤汤姆孙原子模型(姆孙原子模型(19041904年)年)卢瑟福卢瑟福原子模型(原子模型(19111911年)年)玻尔原子模型玻尔原子模型(19131913年)年)电子云电子云模型(模型(1926193519261935年)年)原原子子结结构构与与元元素素周周期期表表原子结构:原子结构:原
13、子核外电子数的原子核外电子数的规律:规律:原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构成。成。原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为量都近似为1 1,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数。子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数。原子核外第原子核外第n n层最多能容纳的电子数为层最多能容纳的电子数为2n2n2 2 。无论原子有几个电子层,其最外层中的电子数无论原子有几个电子层
14、,其最外层中的电子数最多只有最多只有8 8个。(个。(K K层只有层只有2 2个)个)原子最外电子层有原子最外电子层有8 8个电子(最外层为个电子(最外层为K K层时,层时,最多只有最多只有2 2个电子)的结构是相对稳定的结构。个电子)的结构是相对稳定的结构。你能帮助老师你能帮助老师解密这串符号解密这串符号和数字背后隐和数字背后隐含的意义吗?含的意义吗?你认识这幅图吗?这是你认识这幅图吗?这是元素周期表元素周期表。这节课我们将一起来探讨这幅元素周期表中的秘密!这节课我们将一起来探讨这幅元素周期表中的秘密!元素周期表元素周期表18691869年,俄国化学家门捷列夫在前人研究的基年,俄国化学家门捷
15、列夫在前人研究的基础上,将元素按照础上,将元素按照相对原子质量相对原子质量由小到大依次排列,由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列,制出了第一并将化学性质相似的元素放在一个纵列,制出了第一张元素周期表。张元素周期表。他还预言了一些未知元素的性质都得到了证实。但是由于时代的局限,门捷列夫揭示的元素内在联系的规律还是初步的,他未能认识到形成元素性质的根本变化。门捷列夫门捷列夫(1)时间:)时间:1869年年(2)排序依据)排序依据:相相对原子质量对原子质量(3)结构特点:化)结构特点:化学性质相似的元素学性质相似的元素放在一个纵行放在一个纵行第一张第一张元素表元素表(1)排序依据:)
16、排序依据:原子的核电荷数原子的核电荷数(2)原子序数:)原子序数:按照元素在周期表按照元素在周期表中的顺序给元素编中的顺序给元素编号号现行现行元素表元素表【观察与思考】 根据元素周期表,阅读教材,思考以下问题1.现在的元素周期表编排的依据是什么?2.现在的元素周期表编排的原则是什么?【提示】原子序数(即核电荷数)【提示】(1)按原子序数递增的顺序从左到右排列。(2)将电子层数相同的元素排列成一个横行。(3)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。扇形元素周期表扇形元素周期表螺旋式螺旋式环式环式元素周期表的发展元素周期表的发展17891789年年,拉瓦锡在,拉瓦锡在化学概要
17、化学概要中提出第一个元素分类表,此后,人中提出第一个元素分类表,此后,人们对元素体系的研究不断深入。们对元素体系的研究不断深入。18291829年年,德国化学家德贝赖纳提出了,德国化学家德贝赖纳提出了“三素组三素组”的概念,对于探寻元的概念,对于探寻元素性质的规律具有启发性。素性质的规律具有启发性。18671867年年,俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及到元素进行分类。,俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及到元素进行分类。19051905年年,瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表。,瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表。19131913年年,英国物理学家莫塞莱发现并证明了周期表元素的
18、原子序数等,英国物理学家莫塞莱发现并证明了周期表元素的原子序数等于原子的核电荷数。于原子的核电荷数。元素周期表元素周期表元素周期表的编排由118号元素的原子结构讨论分析以下问题:【问题讨论】1.每一横行的相同点是什么?2.每一纵行的相同点是什么?【提示】横行:电子层数相同【提示】纵行:最外层电子数相同(He除外)3.原子序数与原子结构有什么关系?【提示】原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数元素周期表的编排5.元素周期表提供了每种元素的哪些信息?【提示】在元素周期表中,每一种元素均占据一格。每一格均包含元素的原子序数、元素符号、元素名称、外围电子层排布、相对原子质量等内容。【观察与思考】 元素
19、周期表的结构4.元素周期表有多少横行,多少纵行?【提示】有7个横行,18个纵行。 思考并讨论思考并讨论 1.1.在元素周期表中,横行和纵行又称为什么?在元素周期表中,横行和纵行又称为什么? 2.2.在元素周期表中,有多少横行,多少纵行,有在元素周期表中,有多少横行,多少纵行,有什么规律?什么规律?1.什么叫周期?周期是如何分类的?【提示】元素周期表中具有相同电子层数的元素,按照原子序数递增的顺序从左到右排列的一个横行称为一个周期。元素周期表中共有7个周期。其中,第一、二、三周期称为短周期,其他周期均为长周期。【思考与交流】 阅读教材 ,结合周期表,讨论以下问题并总结周期表的结构。 元素周期表的
20、结构419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba镧镧系系72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn11H 2He23Li4Be 5B6C7N8O9F10Ne311Na12Mg 13Al14Si15P16S17Cl18Ar 镧镧系系57La58Ce59Pr60Nd61
21、Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu锕锕系系89Ac90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fm101Md102No103Lr787Fr88Ra锕锕系系104Rf105Db106Sg107Bh108Hs108Mt110Ds111Rg112Cn113Uut114Fl115Uup116Lv117Uus118Uuo元素周期表元素周期表共有共有7横行,每一横行叫做一个周期,共有七个周期。横行,每一横行叫做一个周期,共有七个周期。短短周周期期长长周周期期长周期第1周期:第2周期:第3周期:第4周期:第5周期:第6
22、周期:第7周期:短周期HHe, 2种元素LiNe,8种元素NaAr,8种元素KKr, 18种元素RbXe,18种元素CsRn,32种元素Fr118,32种元素周期【小结】 元素周期表的结构2.什么叫族?周期表中共有多少族?【提示】具有相同的最外层电子排布的元素,按电子层数递增的顺序从上到下排列的一个或几个纵行称为族。除8、9、10三纵行合为一族外,其余每一纵行为一族;共有18个纵行,16个族。3.表中A、B、0的含义是什么?【提示】 A表示主族,B表示副族,0表示0族。4.周期表中哪些族的元素还有一些特别的名称?【提示】第IA族(除氢)碱金属元素 第族卤族元素 0 族稀有气体元素【思考与交流】
23、 元素周期表的结构1H 2He3Li4Be 5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg 13Al14Si15P16S17Cl18Ar 19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba镧镧系系72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra锕锕系系104Rf105D
24、b106Sg107Bh108Hs108Mt110Ds111Rg112Cn113Uut114Fl115Uup116Lv117Uus118Uuo1234567018A13A14A15A16A17B3B4B5B6B7 8 9 10B11B12A2族族周期周期A1元素周期表元素周期表镧镧系系57La58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu锕锕系系89Ac90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fm101Md102No103Lr共有共有18纵行,分为纵行,分为16个族。第个族。第8、9、1
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