第三章第三章 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表3-1 原子结构原子结构3-2 元素周期律元素周期律3-3 元素周期表元素周期表3-4 过渡元素过渡元素3-1 3-1 原子结构原子结构3.1.1 3.1.1 原子的组成（构成）原子的组成（构成）3.1.2 3.1.2 元素、同位素、核素元素、同位素、核素3.1.3 3.1.3 原子核外电子排布原子核外电子排布3.1.4 3.1.4 元素性质与原子结构元素性质与原子结构3.1.1 原子的组成（构成）原子的组成（构成）原子由原子核和核外电子构成；原子由原子核和核外电子构成；原子核由质子和中子构成；原子核由质子和中子构成；质子、中子和电子的基本性质如下表：质子、中子和电子的基本性质如下表： 质子质子 中子中子 电子电子相对质量相对质量*电性及电量电性及电量 1.0 1.0 1/1836 +1 0 -1*与与 12C 的质量之的质量之1/12相比较相比较m(质子质子) = 1.67310-27 kg，m (电子电子) =9.10910-31 kg对于每一种原子来说对于每一种原子来说(1)(1)核电荷数核电荷数 = = 质子数质子数 = = 核外电子数核外电子数(2)(2)质量数质量数( (A) = ) = 质子数质子数( (Z) + ) + 中子数中子数( (N) )3.1.2 元素、同位素、核素元素、同位素、核素具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子叫元素。具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子叫元素。具有相同质子数和不同中子数的同一种元素的原子互具有相同质子数和不同中子数的同一种元素的原子互称同位素。例如：称同位素。例如：具有特定质量数和中子数的一类原子称为核素具有特定质量数和中子数的一类原子称为核素核素与同位素，这是两个既有联系又有区别的概核素与同位素，这是两个既有联系又有区别的概念。比如：念。比如：核素核素 和和 的原子序数相同，都是碳元素的同位的原子序数相同，都是碳元素的同位素，而核素素，而核素 和和 就只能视为两种核素，不能称就只能视为两种核素，不能称为两种同位素。为两种同位素。3.1.3 3.1.3 核外电子排布核外电子排布 核外电子是依能量由低到高的次序分层排布，绕核运核外电子是依能量由低到高的次序分层排布，绕核运动着的。其排布规律有：动着的。其排布规律有：(1)每层最多容纳的电子数为每层最多容纳的电子数为2n2，式中，式中n为为层数。层数。电子层数电子层数n 1(K层）层） 2(L层）层） 3(M层）层）各电子层最多电子数各电子层最多电子数2n2 2 8 18(2)最外层电子数不得超过最外层电子数不得超过8（K层不超过层不超过2）(3)次外层电子数不超过次外层电子数不超过18，倒数第，倒数第3层电子数不超过层电子数不超过32例：例：提问：提问：第第3层作为最外层时，最多可有层作为最外层时，最多可有_个电子？个电子？ 第第3层作为次外层时，最多可有层作为次外层时，最多可有_个电子？个电子？3.1.4 3.1.4 原子结构与元素性质原子结构与元素性质 元素的化学性质主要是由最外层电子决定，与其数目多元素的化学性质主要是由最外层电子决定，与其数目多少关系密切。少关系密切。 （1 1）最外层为）最外层为8电子电子( (He为为2 2个电子个电子) )时，为稳定结构。如时，为稳定结构。如稀有气体，几乎不与其它任何元素起化学反应。稀有气体，几乎不与其它任何元素起化学反应。 （2 2）最外层电子数少（如碱金属，碱土金属），容易失）最外层电子数少（如碱金属，碱土金属），容易失去，变为去，变为8 8电子稳定结构。电子稳定结构。 所谓所谓“金属性强金属性强”，即指失去电子的能力强，呈显正价。，即指失去电子的能力强，呈显正价。Na - e- 2Na+（3）非金属元素原子最外层电子数较多，容易获非金属元素原子最外层电子数较多，容易获 得电子达到得电子达到8 8电子稳定结构，呈显负价。电子稳定结构，呈显负价。 非金属性强弱指获电子能力的大小。非金属性强弱指获电子能力的大小。 Cl2+2e- 2Cl-3.2 3.2 元素周期律元素周期律l元素的性质是由元素的原子结构决定的元素的性质是由元素的原子结构决定的l原子序数：按照核电荷数（所含质子数）由原子序数：按照核电荷数（所含质子数）由 小到大的顺序对元素编号，这种序号称为元小到大的顺序对元素编号，这种序号称为元素的原子序数素的原子序数l元素周期律：元素的单质和化合物的性质随元素周期律：元素的单质和化合物的性质随着原子序数递增而呈周期性的变化。着原子序数递增而呈周期性的变化。（1）核外电子排布的周期性变化）核外电子排布的周期性变化 第第1电子层：电子数由电子层：电子数由1至至2个（原子序数为个（原子序数为12） 第第2电子层：电子数由电子层：电子数由1至至8个（原子序数为个（原子序数为310） 第第3电子层：电子数由电子层：电子数由1至至8个（原子序数为个（原子序数为1118） （2）元素主要化合价的周期性变化）元素主要化合价的周期性变化 原子序数由原子序数由310，其元素化合价从，其元素化合价从+1逐渐变为逐渐变为+7（从（从中部的元素开始有负价，其负价是从中部的元素开始有负价，其负价是从-4(Si)递变到递变到-1(Cl) ); 原子序数由原子序数由1118，其元素化合价又是从，其元素化合价又是从+1逐渐变为逐渐变为+7（）。）。（3 3）原子半径的周期性变化）原子半径的周期性变化随着元素原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化随着元素原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化（4 4）元素的氢氧化物酸碱性的周期性变化）元素的氢氧化物酸碱性的周期性变化 由左到右，氢氧化物的碱性逐渐减弱，而酸性逐渐增强。由左到右，氢氧化物的碱性逐渐减弱，而酸性逐渐增强。Li(OH) Be(OH)2 H2BO3 H2CO3 HNO3NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 强碱两性强碱两性 弱酸弱酸 中强酸强酸中强酸强酸 最强酸最强酸由上到下，氢氧化物的碱性增强由上到下，氢氧化物的碱性增强碱性增强碱性增强 酸性增强酸性增强3.3 3.3 元素周期表元素周期表 元素周期表是元素周期律的一种表述形式。元素周期表是元素周期律的一种表述形式。3.3.1 周期周期 周期表中有周期表中有7个横行，每一横行称为一个周期，个横行，每一横行称为一个周期，共有共有7个周期。个周期。 将具有相同电子层数的元素按原子序数递增的顺将具有相同电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列成一个横行，即得到序排列成一个横行，即得到1个周期。周期的序数就个周期。周期的序数就是该周期元素具有的电子层数。是该周期元素具有的电子层数。短周期：第短周期：第1 1、2 2、3 3周期所含元素较少，称为短周期周期所含元素较少，称为短周期长周期：第长周期：第4 4、5 5、6 6周期所含元素较多，称为长周期周期所含元素较多，称为长周期第第7 7周期目前尚未填满，称为不完全周期周期目前尚未填满，称为不完全周期提问：每短周期含有提问：每短周期含有_种元素？种元素？ 每长周期含有每长周期含有_种元素？种元素？3.3.2 族族 周期表中一共有周期表中一共有18个纵行，除第个纵行，除第8、9、10三个纵行合称三个纵行合称第第族以外，其余族以外，其余15个纵行，每个纵行构成一族。习惯上是用个纵行，每个纵行构成一族。习惯上是用罗马数字表示各族序数即族号。族有主副族之分。罗马数字表示各族序数即族号。族有主副族之分。l主族：含短周期元素的族称为主族主族：含短周期元素的族称为主族l副族：全部由长周期元素构成的族，称为副族。主族副族：全部由长周期元素构成的族，称为副族。主族 和副族分别在其族号之后标以和副族分别在其族号之后标以 A 和和 B 字母。字母。 比如比如 A A 分别代表第分别代表第1主族和第主族和第2主族主族 B B 分别代表第分别代表第4副族和第副族和第5副族副族l最右边（第最右边（第18纵行）一族，称为零族，都是稀有气体。纵行）一族，称为零族，都是稀有气体。1.主族元素：主族元素： IAA族元素，含金属元素和非金属元素族元素，含金属元素和非金属元素(1)族数族数(号号)等于核最外电子层上的电子数。例如：等于核最外电子层上的电子数。例如： IA族，碱金属，最外层上只有族，碱金属，最外层上只有1个电子，呈个电子，呈+1价价 A族，碱土金属，最外层上只有族，碱土金属，最外层上只有2个电子，呈个电子，呈+2价价(2)族数族数(号号)等于最高化合价的价数，比如：等于最高化合价的价数，比如： A族中的碳元素，最高化合价为族中的碳元素，最高化合价为+4，CO2，Na2CO3 A族中的硫元素，最高化合价为族中的硫元素，最高化合价为+6，SO3，H2SO4(3) 第第A族以后的主族元素，可以通过获取电子构族以后的主族元素，可以通过获取电子构 成成8e-稳定结构，因而其非金属元素可呈现负化合稳定结构，因而其非金属元素可呈现负化合价，其负价数为（价，其负价数为（8族数）。比如，族数）。比如，A族中的族中的O2-，S2-； A族中的族中的F-，Cl-，Br-(4)同一族元素，由上至下，金属性逐渐增强，然而同一族元素，由上至下，金属性逐渐增强，然而 以性质相似为主。以性质相似为主。(5)最强的金属元素和最强的非金属元素都属于主最强的金属元素和最强的非金属元素都属于主 族，其位置如何？族，其位置如何？3-4 副族元素：第副族元素：第B族族B族（含第族（含第族）族）（1）从第）从第4周期起，出现副族元素周期起，出现副族元素（2）全部都是金属元素，最外电子层多为）全部都是金属元素，最外电子层多为12个电个电 子，常见化合价为子，常见化合价为+2（也有（也有+1价）价）（3）又称为过渡元素，随原子序数的递增，电子是）又称为过渡元素，随原子序数的递增，电子是 填充在次外层里（可填充填充在次外层里（可填充10个电子），每周期个电子），每周期 应含应含10个过渡元素。个过渡元素。(4) 过渡元素常有变价，比如：过渡元素常有变价，比如： Fe2+， Fe3+；Cu+， Cu2+；Mn有有+2、+3、+4、+6、+7 等化合价，最高化合价的价数等于族数等化合价，最高化合价的价数等于族数(5) 稀土元素（镧系元素稀土元素（镧系元素15个加上钪和钇共个加上钪和钇共17个元素）个元素） 镧系元素（镧系元素（5771号元素）电子填充于次次外层，又称号元素）电子填充于次次外层，又称 内过渡元素，它们的性质十分相似，往往共生在一起内过渡元素，它们的性质十分相似，往往共生在一起(6) 过渡元素离子大多具有颜色，比如在水溶液中：过渡元素离子大多具有颜色，比如在水溶液中： Cu2+ 蓝色蓝色 Fe3+ 棕色棕色 MnO4- 紫色等等。紫色等等。