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第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第2課時(shí)：元素周期律
第一章
第一章
第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
0
第2課時(shí)：元素周期律
知識回顧：
元素周期律：
元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性變化的規(guī)律
元素周期律實(shí)質(zhì)：
元素原子的核外電子排布周期性的變化是元素性質(zhì)的周期性變化的必然結(jié)果
元素周期律具體表現(xiàn)：
①元素主要化合價(jià)的周期性變化
③元素金屬性、非金屬性的周期性變化
②原子半徑
元素周期律的內(nèi)涵豐富多樣，除了以上幾點(diǎn)，還有……
共價(jià)半徑
范德華半徑
金屬半徑
r
r
r
原子半徑，總是以相鄰原子的核間距為基礎(chǔ)而定義的。
知識拓展
共價(jià)半徑：
同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí)，它們核間距的一半即是該原子的共價(jià)半徑。
Cl2
Br2
198pm
228pm
Cl的共價(jià)半徑99pm
Br的共價(jià)半徑114pm
金屬半徑：
金屬單質(zhì)的晶體中，兩個(gè)最相鄰的金屬原子核間距的一半即是該金屬原子的金屬半徑。
286pm
鋁原子的金屬半徑143pm
金屬鋁
范德華半徑：
稀有氣體原子之間以范德華力相互接近，低溫下稀有氣體單質(zhì)在以晶體存在時(shí)，兩個(gè)相鄰原子核間距的一半即是范德華半徑。
D = 2r
隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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18
原子半徑\nm
原子序數(shù)
那么，影響原子半徑大小的因素是什么呢？
1.原子半徑
元素周期律
主族元素原子半徑的周期性變化
原子半徑增大
原子半徑減小
核電
荷數(shù)
電子的能層數(shù)
影響
原子半徑的周期性的遞變
元素周期律
1.原子半徑
如何用這兩種因素解釋原子半徑的遞變規(guī)律？
主族元素原子半徑的周期性變化
原子半徑增大
原子半徑減小
能層
占主導(dǎo)
核電荷數(shù)
占主導(dǎo)
1.原子半徑
元素周期律
電子的能層越多，電子之間的排斥作用越大，使原子半徑增大。
核電荷數(shù)越大，核對電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。
從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑_______。
從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑_______。
影響原子半徑大小的因素
原子半徑的遞變規(guī)律
越小
越大
同周期：
同主族：
1.原子半徑
電子的能層越多，電子之間的排斥作用越大，使原子半徑增大。
核電荷數(shù)越大，核對電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。
（1） 電子的能層數(shù)：
（2）核電荷數(shù)：
這兩個(gè)因素綜合的結(jié)果使原子半徑呈周期性的遞變
元素周期律
粒子半徑比較的一般思路
1
一層
先看能層數(shù)，能層數(shù)越多，一般微粒半徑越大。
2
二核
若能層數(shù)相同，則看核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小。
3
三電子
若能層數(shù)、核電荷數(shù)均相同，則看核外電子數(shù)，電子數(shù)多的半徑大。
規(guī)律總結(jié):
【課堂練習(xí)1】下列各組微粒不是按半徑逐漸增大的順序排列的是( )
A.Na、K、Rb B.F、Cl、Br
C.Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ D.Cl－、Br－、I－
【課堂練習(xí)2】下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是( )
A.NaF B.MgI2
C.BaI2 D.KBr
C
B
【思考與交流】 課本P23
1.元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何 如何解釋這種趨勢
同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小。
其主要原因是:同周期主族元素電子的能層數(shù)相同，從左到右，核電荷數(shù)的增加使核對電子的吸引增強(qiáng)而引起原子半徑減小的趨勢，大于最外層電子數(shù)的增加使電子間的排斥增強(qiáng)而引起原子半徑增大的趨勢。
2. 元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何 如何解釋這種趨勢
同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。其主要原因是:同主族元素從上到下，電子能層數(shù)的增加使電子間的排斥增強(qiáng)而引起原子半徑增大的趨勢，大于核電荷數(shù)的增加使核對電子的吸引增強(qiáng)而引起原子半徑減小的趨勢
【思考與交流】 課本P23
在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，僅有定性的分析得失電子的能力往往是不夠的，為此人們引入電離能、電負(fù)性來定量的衡量或比較原子得失電子能力的強(qiáng)弱。
電離能
閱讀課本第23頁內(nèi)容，了解電離能的概念和含義，分析電離能描述的是元素的哪種性質(zhì)？
反映
決定
元素的性質(zhì)
原子
結(jié)構(gòu)
那么，原子失去1個(gè)電子或失去多個(gè)電子，所需能量有什么區(qū)別呢？
（1）概念：
氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。符號：I1 單位：kJ·mol-1
能量最低的保證條件
M(g)=M+(g)+e- I1(第一電離能)
M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二電離能)
M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三電離能)
原子的+1價(jià)氣態(tài)基態(tài)離子再失去1個(gè)電子所需要的最低能量
第二電離能
第三電離能
……
電離能越小，表示在氣態(tài)時(shí)該原子失去電子越 ，即元素的_____性越強(qiáng)；
電離能越大，表明在氣態(tài)時(shí)該原子失去電子 ,即元素的________性越弱。
容易
越難
金屬
金屬
（2）電離能的意義
2.電離能
表示方法：
元素周期律
同周期
同主族
第一電離能從上到下總體呈現(xiàn)減小趨勢
特例：
第二周期：Be>B N>O
第三周期：Mg>Al P>S
(3) 元素第一電離能變化規(guī)律
元素周期律
2.電離能
每個(gè)周期的第一種元素(ⅠA族元素)的第一電離能最小，最后一種元素（零族元素）的第一電離能最大，即一般來說，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的第一電離能總體呈增大趨勢。
為什么B、Al、O、S等元素的電離能比它們左邊的元素的電離能要低，而使Li~Ne和Na~Ar的電離能曲線呈現(xiàn)鋸齒狀變化？
Be:1s22s2
B:1s22s22p1
Mg:1s22s22p63s2
Al:1s22s22p63s23p1
失去的電子是np能級的，該能級的能量比左邊的ns能級的能量高，則不穩(wěn)定，容易失去電子，第一電離能較低。
B和Al第一電離能：
N:1s22s22p3
O:1s22s22p4
P:1s22s22p63s23p3
S:1s22s22p63s23p4
N和P的電子排布：
半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，難失去電子，第一電離能較高。
③每周期：第一種元素（氫和堿金屬）的第一電離能最小。
④每周期：最后一種元素（稀有氣體）的第一電離能最大。
①同主族：從上到下元素的第一電離能整體趨勢變小。
②同周期：從左到右元素的第一電離能整體趨勢變大。
ⅡA＞ⅢA ；ⅤA＞ⅥA
反常：
電離能的遞變規(guī)律
總結(jié)：
結(jié)論：第一電離能呈現(xiàn)周期性的遞變
【思考與討論】 課本P24
（1）堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？
第IA族堿金屬元素的第一電離能從上到下逐漸變小，則原子越容易失電子，堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，堿金屬的活潑性越強(qiáng)
為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有什么聯(lián)系？
（2）下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能
【思考與討論】 課本P24
隨著電子的逐個(gè)失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個(gè)電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多，所以原子的逐級電離能越來越大。
原子的逐級電離能越來越大的原因：
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
Na(g) Na+(g) + e-
Na+(g) Na2+(g) + e-
496 kJ·mol -1
4 562 kJ·mol -1
△E=4 066 kJ·mol -1
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p6
1s22s22p5
與Ne的核外電子一樣
易失去電子
難失去電子
Na
4006
易失去電子
難失去電子
Mg
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Mg(g) Mg+(g) + e-
Mg+(g) Mg2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p6
1s22s22p5
Mg2+(g) Mg3+(g) + e-
713
6 282
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
易失去電子
難失去電子
Al
1 239
928
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s2
Al(g) Al+(g) + e-
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Al+(g) Al2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
Al2+(g) Al3+(g) + e-
1s22s22p6
1s22s22p5
Al3+(g) Al4+(g) + e-
8830
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
1.電離能的數(shù)值逐級增大，一級電離能較小，二級、三級電離能越來越大，更不易失去電子，因?yàn)殡x原子核越近，電子受原子核的吸引越強(qiáng)，所需電離的能量也就越大。即I1 >I2 >I3> ......
結(jié)論
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
2.當(dāng)失去電子同時(shí)發(fā)生能層的變化，會(huì)引起電離能的極大變化，據(jù)此可判斷該原子的能層數(shù)和化合價(jià)
化合價(jià)數(shù)＝電離能突變前電離能級數(shù)
①判斷元素金屬性的強(qiáng)弱
規(guī)律：若某元素的In+1 In，則該元素的常見化合價(jià)為+n價(jià)。
②判斷元素的化合價(jià)（I1、I2……表示各級電離能）
多電子原子元素的電離能出現(xiàn)突變時(shí)，電子層數(shù)就有可能發(fā)生變化。
③判斷核外電子的分層排布情況
一般地，I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。
同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當(dāng)能量相同的原子軌道在全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時(shí)，第一電離能就會(huì)反常的大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。
④ 反映元素原子的核外電子排布特點(diǎn)
(4) 元素電離能的應(yīng)用
2.電離能
元素周期律
課堂練習(xí)1：正誤判斷
(1)第一電離能越大的原子失電子的能力越強(qiáng)( )
(2)第三周期所含元素中鈉的第一電離能最小( )
(3)鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大( )
(4)H的第一電離能大于C的第一電離能( )
(5)在所有元素中，氟的第一電離能最大( )
(6)同一周期中，主族元素原子的第一電離能從左到右越來越大( )
(7)同一周期典型金屬元素的第一電離能總是小于典型非金屬元素的第一電離能( )
×
√
×
√
×
×
√
課堂練習(xí)2：根據(jù)下列五種元素的電離能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol－1)，判斷下列說法不正確的是(　　)
元素代號 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
A．五種元素中金屬性最強(qiáng)的可能是U元素
B．R和S均可能與U在同一族
C．S元素可能在元素周期表的s區(qū)
D．價(jià)層電子排布式為ns2np1的原子可能是T元素原子
B
課堂練習(xí)3：現(xiàn)有核電荷數(shù)小于18的元素A,其電離能數(shù)據(jù)如表所示[I1表示失去第1個(gè)電子的電離能,In(n=2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)表示失去第n個(gè)電子的電離能,單位為kJ·mol-1]。
(1)外層電子離核越遠(yuǎn),能量越高,電離能越　　(填“大”或“小”);陽離子所帶電荷數(shù)越多,在失去電子時(shí),電離能越　　(填“大”或“小”)。
(2)上述11個(gè)電子分屬　　個(gè)能層。
(3)失去11個(gè)電子后,該元素還有　　個(gè)電子。
(4)該元素的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式是　　　　　　　　。
Mg(OH)2
小
大
3
1
(1)同主族內(nèi)不同元素的E值的變化特點(diǎn)是_______________________
隨著原子序數(shù)的增大，E值變小
(2)同一周期內(nèi)，隨著原子序數(shù)的增大，E值增大，但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反常現(xiàn)象。試預(yù)測下列關(guān)系式中正確的是________(填編號)。
①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
①③
課堂練習(xí)4：不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的最低能量，設(shè)其為E，如圖所示。試根據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點(diǎn)，并完成下列問題
(3)估計(jì)1 mol氣態(tài)鈣原子失去最外層一個(gè)電子所需最低能量E值的范圍：
_____＜E＜_____。
485 738
課堂練習(xí)4：不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的最低能量，設(shè)其為E，如圖所示。試根據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點(diǎn)，并完成下列問題
(4)10號元素E值較大的原因是_____________________________________
________________________。
10號元素為氖，該元素原子的最外層電子
排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
元素周期律
原子半徑
電離能
同周期：從左到右，元素的第一電離能整體趨勢_____。
增大
ⅡA＞ⅢA ；ⅤA＞ⅥA
同主族：從上到下，元素的第一電離能整體趨勢_____。
減小
元素的逐級電離能越來越大
同周期：從左→右，原子半徑逐漸 。
同主族：從上→下，原子半徑逐漸 。
增大
減小
影響因素
1)電子的能層數(shù)
2)核電荷數(shù)
課堂小結(jié)
第一個(gè)稀有氣體化合物——六氟合鉑酸氙(XePtF6)
1962年，英國科學(xué)家巴特勒特：將六氟化鉑和氙氣混合在一起，生成了世界上首例稀有氣體化合物 ：六氟合鉑酸氙。
六氟合鉑酸氙是一種橙黃色固體，可以由具有強(qiáng)氧化性的六氟化鉑在六氟化硫氣體中氧化氙氣制得。圖片右側(cè)就是生成的六氟合鉑酸氙
巴特勒特的研究極大推進(jìn)了稀有氣體化學(xué)的發(fā)展。至今，除了放射性稀有氣體外，所有的稀有氣體均已經(jīng)成功制備了化合物。稀有氣體化合物的研究，不僅促進(jìn)著無機(jī)化學(xué)的發(fā)展，對于分子層面的物理學(xué)研究也具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。
拓展延伸

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