无机及分析化学无机及分析化学王晓蕾王晓蕾2024/7/19第一章物质的结构及变化第一章物质的结构及变化第一章物质的结构及变化第一章物质的结构及变化 原子的组成和同位素原子的组成和同位素 元素周期律和元素周期表元素周期律和元素周期表 化学键和分子间作用力化学键和分子间作用力 氧化还原反应氧化还原反应2024/7/19一、原子的组成和同位素原子的组成和同位素原原 子子电电 子子原子核原子核质质 子子中中 子子（带正电）（带正电）（不带电）（不带电） （带负电）（带负电） （带正电）（带正电）（不带电）（不带电） 1、原子的结构、原子的结构质子数决定原子核所带的电荷数，即核电荷数。2024/7/19核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数原子失电子阳离子得电子阴离子一、原子的组成和同位素原子的组成和同位素2024/7/19 原子的质量主要集中在原子核上将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似的整数值加起来，所得的数值叫做质量数。 质量数：A， 中子数：N， 质子数：ZA=N+Z一、原子的组成和同位素原子的组成和同位素2024/7/19以碳原子为例，说明构成原子的粒子有哪几种？它们以碳原子为例，说明构成原子的粒子有哪几种？它们是怎样构成的？为什么整个原子不显电性？是怎样构成的？为什么整个原子不显电性？一、原子的组成和同位素原子的组成和同位素构成原子的微粒有质子、中子和电子构成原子的微粒有质子、中子和电子6个中子和个中子和6个质子构成了原子核个质子构成了原子核6个电子在核外运动，与个电子在核外运动，与原子核共同原子核共同构成了氧原子构成了氧原子因为原子核所带电量与核外电子所带电量相等，电因为原子核所带电量与核外电子所带电量相等，电性相反，所以整个原子不显电性。性相反，所以整个原子不显电性。2024/7/19同位素：具有相同质子数和不同中子数同位素：具有相同质子数和不同中子数的同种元素的不同原子，互称为同位素。的同种元素的不同原子，互称为同位素。 稳定同位素、放射同位素稳定同位素、放射同位素一、原子的组成和同位素原子的组成和同位素氕氘氚H11H21H312024/7/19你知道吗？你知道吗？ 原子核的半径为原子半径原子核的半径为原子半径的十万分之一的十万分之一原子核的体积为原子体积原子核的体积为原子体积的千亿分之一的千亿分之一 所以在原子核外有很大的空间，电子就在这所以在原子核外有很大的空间，电子就在这广阔的空间里高速运动。广阔的空间里高速运动。2024/7/19 原子核外的电子是如何运动的？原子核外的电子是如何运动的？1、高速运动高速运动2、无规则运动无规则运动3、分层运动分层运动2024/7/19 电子在原子核外一定区域内出现，这些区域叫电子在原子核外一定区域内出现，这些区域叫电子在原子核外一定区域内出现，这些区域叫电子在原子核外一定区域内出现，这些区域叫作叫做作叫做作叫做作叫做“电子层电子层电子层电子层”, , , ,核外电子是在不同的电子层核外电子是在不同的电子层核外电子是在不同的电子层核外电子是在不同的电子层内运动的，此现象叫做核外电子的分层排布。内运动的，此现象叫做核外电子的分层排布。内运动的，此现象叫做核外电子的分层排布。内运动的，此现象叫做核外电子的分层排布。核外电子的运动有自己的特点，没有核外电子的运动有自己的特点，没有固定的轨道，但却有经常出现的区域固定的轨道，但却有经常出现的区域原子核外电子运动的特征原子核外电子运动的特征2024/7/19原原子子核核外外电电子子的的运运动动与与排排布布2024/7/192024/7/192024/7/192024/7/191、核外电子是分层排布的、核外电子是分层排布的电子层电子层 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七K L M N O P Q离核远近离核远近: 近近远远能量高低能量高低: 低低高高原子核外电子的排布原子核外电子的排布2024/7/1911+原子核原子核电荷种类电荷种类质子数质子数电子层电子层12 8第二层第二层第一层第一层第三层第三层最外层最外层该层的电子数目该层的电子数目钠原子结构示意图钠原子结构示意图次外层次外层原子结构示意图原子结构示意图 2024/7/19（2）第一层最多排第一层最多排2个，第二层最多排个，第二层最多排8个；个；（3）最外层最多排最外层最多排8个电子个电子 (只有一个电子层时最多只有一个电子层时最多 2个电子个电子)；（1）先先 “里里”后后“外外” (能量最低原则能量最低原则)（4）每个电子层最多容纳每个电子层最多容纳2n2个电子个电子 （n代表电子层数）代表电子层数）. .核外电子分层排布的规律核外电子分层排布的规律( (仅限前仅限前3 3层）层）2024/7/19画法画法: :画圆圈画圆圈, ,标核电标核电, ,弧线呈扇面弧线呈扇面, ,数字一条线。数字一条线。 Na原子结构示意图原子结构示意图 2024/7/19例如：O和P的原子结构示意图：OP2024/7/19作业作业作业作业v画出画出1-18号元素的原子结构示意图号元素的原子结构示意图H2024/7/19原子序数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 原子序数 10 11 12 13 14 15 16 17 18 元素名称 氢 氦 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 元素名称 氖 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 电电 子子 层结层结 构构电电 子子 层层结结 构构118号元素原子结构示意图号元素原子结构示意图2024/7/19重点重点元素周期律元素周期律：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。俄国化学家门捷列夫1869年发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。元素周期律和元素周期表元素周期律和元素周期表2024/7/19氢氢 H 氦氦He锂锂 Li 铍铍 Be 硼硼 B 碳碳 C 氮氮N 氧氧O 氟氟 F 氖氖Ne钠钠Na 镁镁Mg 铝铝Al 硅硅Si 磷磷P 硫硫 S 氯氯Cl 氩氩Ar 找找规律找找规律 这这三三大大类类元元素素的的原原子子最最外外层层电子数有什么规律？电子数有什么规律？2024/7/192024/7/19氢氢 H 氦氦He锂锂 Li 铍铍 Be 硼硼 B 碳碳 C 氮氮N 氧氧O 氟氟 F 氖氖Ne钠钠Na 镁镁Mg 铝铝Al 硅硅Si 磷磷P 硫硫 S 氯氯Cl 氩氩Ar金金属属元元素素非非金金属属元元素素稀稀有有气气体体元元素素 找找规律找找规律2024/7/19元素的分类最外层电子数稳定性得失电子趋势化学性质一般一般4易失去易失去电子电子一般一般4易得到易得到电子电子容易发容易发生化学生化学反应反应等于等于8( (氦等于氦等于2) )稳定结构稳定结构难发生难发生化学反化学反应应金属元素金属元素非金属元素非金属元素稀有气体稀有气体元素元素稳定稳定不稳定不稳定不稳定不稳定元素的性质与原子最外层电子数的关系元素的性质与原子最外层电子数的关系【结论结论结论结论】元素的化学性质与元素的化学性质与原子核外电子的排布，特别是最外层电子数最外层电子数有密切关系有密切关系。2024/7/19 在同一周期中，从左到右，原子的电子在同一周期中，从左到右，原子的电子层数相同（核外电子层数等于周期数），最层数相同（核外电子层数等于周期数），最外层电子数依次增大。外层电子数依次增大。 在同一族中，最外层电子数相同但电子在同一族中，最外层电子数相同但电子层数从上到下依次递增。层数从上到下依次递增。 同族元素原子的最外层电子数相同，具同族元素原子的最外层电子数相同，具有相似的化学性质。有相似的化学性质。2024/7/19u电离能电离能 ：基态的气态原子失去一个电子形成：基态的气态原子失去一个电子形成+1价的气态阳离子是所需要的能量成为元素的价的气态阳离子是所需要的能量成为元素的第一电离能（第一电离能（I1）。以此类推，第二、第三、第）。以此类推，第二、第三、第四电离能为四电离能为 I2、 I3、I4。I1 I2I3I4元素的性质元素的性质2024/7/19u电负性电负性元素的电负性是用来度量原子在分子中吸引成元素的电负性是用来度量原子在分子中吸引成键电子能力的相对大小。键电子能力的相对大小。元素的电负性越大，吸引电子的倾向就越大，元素的电负性越大，吸引电子的倾向就越大，非金属性也越强！非金属性也越强！元素的性质元素的性质2024/7/19同一周期中，各元素原子 数相同，从左及右，核电荷数依次 ，原子半径逐渐 ，核对外层电子吸引能力 ，失电子能力逐渐 ，得电子能力逐渐 ，第一电离能和电负性均逐渐 ，元素的金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。同周期中主族元素性质的递变规律：元素周期表主族元素性质的递变规律元素周期表主族元素性质的递变规律核外电子层核外电子层增加增加减小减小增强增强减弱减弱增强增强 增大增大减弱减弱增强增强2024/7/19同一主族中，各元素原子最外层电子数相同，从上往下， 逐渐增多，原子半径逐渐 ，核对外层电子吸引能力逐渐 ，得电子能力逐渐 ，失电子能力逐渐 ，第一电离能和电负性均逐渐 ，元素的金属性逐渐 ，非金属性逐 。同主族中元素性质的递变规律：元素周期表主族元素性质的递变规律元素周期表主族元素性质的递变规律电子层数电子层数增大增大减弱减弱减弱减弱增强增强减小减小增强增强减弱减弱2024/7/19用一句话概括一下元素性质的变化情况元素周期律的内容随着原子序数的递增，元素性质呈周期性的变化。元素周期律的实质元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。小结：（量变质变）2024/7/19当电子层数及核电荷数均不同时，当电子层数及核电荷数均不同时，电子层数越多的，半径越大；电子层数越多的，半径越大；如如NaNaK(K(层不同，层多，径大）层不同，层多，径大）当电子层数相同时，当电子层数相同时，核电荷数越大的，半径越小；核电荷数越大的，半径越小；如如NaNaMgMg；Na+Na+Mg2+Mg2+（层相同，核多，径小）（层相同，核多，径小）阴离子半径大于对应的原子半径；阴离子半径大于对应的原子半径；如如ClClClCl- -电子排布相同的离电子排布相同的离子，离子半径随着子，离子半径随着核电荷数的递增而核电荷数的递增而减小。减小。阳离子半径小于对应的原子半径；阳离子半径小于对应的原子半径；如如NaNa Na+Na+原子半径和离子半径与核电荷数、电子层数以及电子数的关系原子半径和离子半径与核电荷数、电子层数以及电子数的关系2024/7/19钠在氯气中燃烧钠在氯气中燃烧 钠原子最外层有钠原子最外层有1 1个个电子、氯原子最外层有电子、氯原子最外层有7 7个电子个电子, ,最外层都没有最外层都没有达到相对稳定结构达到相对稳定结构, ,它它们发生化学反应时们发生化学反应时, ,怎怎样才能达到相对稳定结样才能达到相对稳定结构？构？钠原子钠原子氯原子氯原子钠钠+氯气氯气 氯化钠氯化钠加热加热离子的形成离子的形成2024/7/19NaNa失失去去e-2 8 7+172 8 8+17ClCl得得到到e-钠与氯气反应生成氯化钠的形成过程钠与氯气反应生成氯化钠的形成过程NaCle-2024/7/19NaNa+ 失去失去 1个电子个电子Mg 失去失去 2个电子个电子Mg2+Al 失去失去 3个电子个电子Al3+原子原子阳离子阳离子金属原子金属原子 阳离子阳离子失去电子失去电子原子结构原子结构离子结构离子结构钠原子钠原子钠离子钠离子镁原子镁原子镁离子镁离子铝原子铝原子铝离子铝离子2024/7/19ClSP 得到得到 1个电子个电子8Cl - 得到得到 2个电子个电子8S2- 得到得到 3个电子个电子P3-8原子原子阴离子阴离子原子结构原子结构离子结构离子结构氯原子氯原子氯离子氯离子硫原子硫原子硫离子硫离子磷原子磷原子磷离子磷离子非金属原子非金属原子 阴离子阴离子得到电子得到电子2024/7/19离子的形成离子的形成离子离子:带电荷的带电荷的原子原子或或原子团原子团叫做叫做离子离子。1.离子的定义离子的定义阳离子阳离子：带：带正电荷正电荷的的原子原子或或原子团原子团。 2.离子的分类离子的分类阴离子阴离子：带：带负电荷负电荷的的原子原子或或原子团原子团。2024/7/19离子的表示方法离子的表示方法氢离子氢离子 钠离子钠离子 钾离子钾离子 镁离子镁离子 铝离子铝离子 铵根离子铵根离子 H+ Na+ K+ Mg2+ Al3+ NH4+ 阳离子阳离子:阴离子阴离子:F- Cl- O2- S2- 硝酸根离子硝酸根离子 氢氧根离子氢氧根离子 碳酸根离子碳酸根离子 硫酸根离子硫酸根离子NO3- OH- CO32- SO42-氟离子氟离子 氯离子氯离子 氧离子氧离子 硫离子硫离子2024/7/19 先写出元素符号，再在右上角标明该离子带的电荷数，注意“+”、“-”紧跟在数字后面。镁离子镁离子: Mg2 +；5个硫酸根离子个硫酸根离子:5 SO42-4.离子符号的意义离子符号的意义2Mg2+ 表示每个镁离子带表示每个镁离子带2个单位的正电荷个单位的正电荷 表示表示2个镁离子个镁离子离子的表示方法离子的表示方法2024/7/19+ 1112 8+ 17287+8钠原子钠原子氯原子氯原子Na+Cl-NaCl 阴、阳离子由于阴、阳离子由于静电作用静电作用而形成的化合物而形成的化合物.可见可见,离子也是构成物质的离子离子也是构成物质的离子.离子化合物的形成过程离子化合物的形成过程2024/7/19【拓展】我们再看看氯化镁的形成过程：阳离子和阴离子由于静电作用而结合生成化合物。阳离子和阴离子由于静电作用而结合生成化合物。2024/7/19 原子和阴原子和阴, ,阳离子之间是怎样阳离子之间是怎样相互转化的相互转化的? ?失电子失电子得电子得电子得电子得电子失电子失电子原原子子阳阳离离子子阴阴离离子子2024/7/192024/7/19原子序数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 原子序数 10 11 12 13 14 15 16 17 18 元素名称 氢 氦 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 元素名称 氖 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 电电 子子 层结层结 构构电电 子子 层层结结 构构1 11818号元素原子结构示意图号元素原子结构示意图2024/7/19 从12号元素，即从氢到氦：有1个电子层，电子由1个增到2个，达到稳定结构； 从3 10号元素，即从锂到氖：有2个电子层，最外层电子由1个增到8个，达到稳定结构； 从11 18号元素，即从钠到氩：有3个电子层，最外层电子由1个增到8个，达到稳定结构。2024/7/19同周期元素原子结构相同点:递变规律最外层电子1-8原子半径逐渐减小电子层数相同周期序数 = 电子层数 2024/7/19 族主族：副族：A A A A A A A 第VIII 族：稀有气体元素（列） 零族：共七个主族B B B B B B B 共七个副族三个纵行，位于 B 与B中间 元素周期表的结构2024/7/19主族序数 = 最外层电子数=最高正价 同主族元素原子结构相同点:递变规律最外层电子数相同电子层数增多原子半径增大2024/7/19元素的性质与元素的原子核外电子排布的关系元素的性质与元素的原子核外电子排布的关系 (1)稀有气体的不活泼性：稀有气体元素的原子最外层稀有气体的不活泼性：稀有气体元素的原子最外层有有8个电子个电子(氦是氦是2个电子个电子)，处于稳定结构，因此化学性，处于稳定结构，因此化学性质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。 (2)非金属性与金属性非金属性与金属性(一般规律一般规律)：最外层电子数得失电子趋势元素的性质金属元素4较易失金属性非金属元素4较易得非金属性2024/7/19深入探深入探讨 为什么稀有气体的半径跟邻近的非金属元素相比显得特别大？氯原子的半径是氯分子中两个原子核间距离的一半。 和氯原子相邻的氩原子是单原子分子，测定半径方法与氯原子不同。2024/7/19原子序数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 元素名称 氢 氦 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 原子序数 10 11 12 13 14 15 16 17 18 元素名称 氖 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 主主 要要化化 合合 价价主主 要要化化 合合 价价 +1 0 +1 +2 +3 +4 +5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 0 -4 -3 -2 -1主要化合价118号元素2024/7/19元素化合价的周期性变化元素化合价的周期性变化 随着元素原子序数的递增，元素主要化合价呈周期性的变化。2024/7/19课后思考题重点：1. 元素的性质；2. 元素周期表中主族元素性质的递变规律。课后熟悉元素周期表，常见的元素符号会写！