原子结构与元素性质的关系
原子结构和元素的性质关系
主量子数(n) 1 2 3 4 5 6 …
电子层 K L M N O P …
（2）角量子数l （azimuthal quantum number）
描述电子云的不同形状,形状不相同，能量稍有差别。l值可以取 从0到n-1的正整数，l = 0，1，2，…，（n-1），共可取n个数。l的 数值受n的数值限制。
（1）不能完全反映出每种元素的原子轨道能级的相对高低，有例 外 （2）不能用此图来比较不同元素原子轨道能级的相对高低。
•徐光宪的能级高低顺序规律：
（1）原子的外层电子，（n+0.7l）越大，电子能量越高。
（2）离子的外层电子，（ n+0.4l）越大，电子能量越高。
（3）原子或离子的较深的内层电子，能量高低基本上取决于主 量子数n。
（1）各电子层能级相对高低为K<L<M<N…
（2）同一原子同一电子层内，各亚层能级的相对高低为：
Ens<Enp<End<Enf…
（3）同一电子亚层，各原子轨道能级相同： Enpx=Enpy=Enpz （4）同一原子内，不同类型的亚层之间，有能级交错现 象，如E4s<E3d<E4p。
•注意：Pauling能级图
（3）磁量子数m （magnetic quantum number）
描述原子轨道（电子云）在空间的伸展方向。 m值受l值的限制，可取从+ l到- l ，包括0在内的整数值，故 l 确 定后m可有2 l +1个数值。
•原子轨道：常把n、 l和m都确定的电子运动状态。 •等价轨道：l相同的几个原子轨能量等同称（equivalent orbital）。
元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用
元素的原子结构、其在周期表中的位置及元素的性质 (位、构、
性)三者之间的关系可用下图表示：
应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意掌握以 下几个方面： 1．熟练掌握四个关系式 电子层数＝周期序数 最外层电子数＝主族序数 主族元素的最高正价＝族序数(O、F除外) 最低负价＝主族序数－8
子数等于A、B原子核内的质子数之和，C原子最外层电子数是D
原子最外层电子数的4倍。试回答下列问题：
(1) 这四种元素分别是 A____________ ， B____________________ ，
C____________，D____________。
(2) 这四种元素中能形成的气态氢化物的稳定性由大到小的顺序 是________。 (3)A与B形成的三原子分子的化学式是__________________， B 与 D 形 成 的 原 子 个 数 之 比 为 1∶1 的 化 合 物 的 化 学 式 是 ______________。 (4)A元素的某氧化物与D元素的某氧化物反应生成单质的化学方
阳离子：Ca2＋、K＋
阴离子：P3－、S2－、Cl－、HS－。 (3)核外电子总数及质子总数均相同的粒子
Na＋、NH＋ H3O＋；F－、OH－、NH－ Cl－、HS－；N2、CO 等。 4 、 2 ；
典例 6
A 、 B 、 C 、 D 都是短周期元素，原子半径 D ＞ C ＞ A ＞ B ，
其中A、B处于同一周期，A、C处于同一主族。C原子核内的质
程式是______________________________________________。
解析
A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的
人教版高中化学必修一 原子结构与元素的性质 原子结构与元素周期表
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(3)与H2O反应 ①X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)； ②2F2＋2H2O===4HF＋O2。 (4)与NaOH溶液反应 X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。
一、原子结构与元素性质的关系 1．金属元素：原子最外层电子一般少于 4个，在化学反应中容 易 失去电子，具有 金属性。 2．非金属元素：原子最外层电子一般多于 4个，在化学反应中 容易 得到电子，具有 非金属性。
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二、碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
元素名 元素符 核电荷
称
号
数
原子结 构示意
图
最外层 电子层 原子半 电子数 数 径/nm
碱金属 锂 元素 钠
_L_i__ _3__ _N_a__ _1_1_
_1_
_2_ 0.152
_1_
_3_ 0.186
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钾 碱金属
铷 元素
铯
_K_ _1_9_ _R_b_ _3_7_ _C_s_ _5_5_
_1_
_4_ 0.227
_1_
_5_ 0.248
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B [A 中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；B 中还原性， K＞Na＞Li，但 K 不能置换出 NaCl 溶液中的 Na，而是先与 H2O 反 应；C 中碱金属元素从 Li 到 Cs，熔、沸点逐渐降低，即 Li＞Na＞ K＞Rb＞Cs；D 中从 Li 到 Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应 最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH＜NaOH＜ KOH＜RbOH＜CsOH。]
原子结构和元素周期性
电子构型与元素性质的关系
价电子构型对元素化学性质的影响
价电子构型决定了元素的氧化态和化学键的类型，从而影响元素的化学性质。例 如，第VIII族元素具有相同的价电子构型，它们的化学性质相似。
内层电子构型对元素物理性质的影响
内层电子构型决定了元素原子的半径、电离能、电子亲和能等物理性质。例如， 稀有气体元素的内层电子构型相同，它们的原子半径、电离能、电子亲和能等物 理性质相近。
原子结构和元素周期性
目录
• 原子结构 • 元素周期表 • 原子结构与元素性质的关系 • 元素周期表的应用 • 现代原子结构理论的发展
01 原子结构
原子的构成
01
原子由原子核和核外电子组成。
02
原子核由质子和中子组成，质子数决定了元素的种类，中子 数决定了同位素。
03
核外电子围绕原子核运动，其数量和轨道决定了原子的化学 性质。
金属性与非金属性
金属性和非金属性是指元素在化学反应中表现出的性质。金属性元素倾向于失去电子， 而非金属性元素倾向于获得电子。
在元素周期表中，金属性和非金属性的变化呈现出周期性的规律。从左到右，金属性逐 渐减弱，非金属性逐渐增强；从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
金属性和非金属性的变化规律对于预测元素在化学反应中的行为和化合物的形成具有重 要意义，特别是在酸碱反应和氧化还原反应中。
元素周期表在材料科学中有广泛的应 用，例如合金设计、新型材料的合成 等。
通过元素周期表，科学家可以预测不 同元素组合可能产生的性质，从而指 导材料的设计和优化。
化学反应机理的研究
元素周期表中的元素性质可以用来研究化学反应机理，例如反应速率、反应活化能等。
通过比较不同元素在周期表中的位置和它们在化学反应中的表现，可以深入理解化学反应的本质和规 律。
原子结构与性质知识点归纳
第一章 原子结构与性质知识点归纳2．位、构、性关系的图解、表解与例析3．元素的结构和性质的递变规律同位素（两个特性）4．核外电子构成原理(1)核外电子是分能层排布的，每个能层又分为不同的能级。
(2)核外电子排布遵循的三个原理：a ．能量最低原理b ．泡利原理c ．洪特规则及洪特规则特例(3)原子核外电子排布表示式：a ．原子结构简图 b ．电子排布式 c ．轨道表示式 5．原子核外电子运动状态的描述：电子云 6．确定元素性质的方法1．先推断元素在周期表中的位置。
2．一般说，族序数—2=本族非金属元素的种数(1 A 族 除外)。
3．若主族元素族序数为m ，周期数为n ，则： (1)m/n<1时为金属，m/n 值越小，金属性越强：(2)m/n>1时是非金属，m/n 越大，非金属性越强；(3)m/n=1时是两性元素。
随着原子序数递增① 原子结构呈周期性变化② 原子半径呈周期性变化③ 元素主要化合价呈周期性变化④ 元素的金属性与非金属形呈周期性变化⑤ 元素原子的第一电离能呈周期性变化⑥ 元素的电负性呈周期性变化元素周期律 排列原则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成一个横行 ③ 把最外层电子数相同的元素（个别除外），排成一个纵行周期 （7个 横行） ① 短周期（第一、二、三周期）② 长周期（第四、五、六周期）③ 不完全周期（第七周期）性质递变 原子半径主要化合价元 素 周期表族（18 个纵行） ① 主族（第ⅠA 族—第ⅦA 族共七个） ② 副族（第ⅠB 族—第ⅦB 族共七个） ③ 第Ⅷ族（第8—10纵行） ④结构第二章 分子结构与性质复习1．微粒间的相互作用(2)共价键的知识结构2．分子构型与物质性质（1）微粒间的相互作用σ键π键 按成键电子云 的重叠方式极性键 非极性键一般共价键 配位键离子键 共价键 金属键 按成键原子的电子转移方式 化学键 范德华力氢键 分子间作用力本质：原子之间形成共用电子对（或电子云重叠） 特征：具有方向性和饱和性σ键特征 电子云呈轴对称（如s —s σ键、 s —p σ键、p —p σ键)π键 特征电子云分布的界面对通过键轴的一个平面对称（如p —p π键）成键方式共价单键—σ键共价双键—1个σ键、1个π键共价叁键—1个σ键、2个π键 规律 键能：键能越大，共价键越稳定键长：键长越短，共价键越稳定键角：描述分子空间结构的重要参数用于衡量共价键的稳定性 键参数 共 价 键定义：原子形成分子时，能量相近的轨道混合重新组合成一组新轨道sp 杂化 sp 2杂化sp 3杂化 分类 构型解释： 杂化理论sp 杂化：直线型sp 2杂化：平面三角形sp 3杂化：四面体型杂化轨道理论 价电子理论 实验测定 理论推测 构型判断 分 子 构 型共价键的极性 分子空间构型决定因素由非极性键结合而成的分子时非极性分子（O 3除外）,由极性键组成的非对称型分子一般是极性分子，由极性键组成的完全对称型分子为非极性分子。
位置、结构和性质的关系
位置、结构和性质的关系一、位置、结构和性质的关系：元素的原子结构，即核外电子排布，主要是电子层数和最外层电子数，决定了元素在周期表的位置，也就决定的元素及其化合物的物理性质和化学性质以及性质的递变。
而元素及其化合物的物理性质和化学性质以及性质的递变，反映了元素在周期表的位置，也就反应了元素的原子结构，特别是反映了核外电子排布中的电子层数和最外层电子数的特征。
一句话，就是结构决定位置和性质，位置和性质反映结构，位置决定性质，性质反映位置。
二、元素金属性的比较方法1、用失去电子的难易比较：金属原子失去电子越容易，金属元素的金属性就越强；金属原子失去电子越不容易，金属元素的金属性就越弱。
例如：钠比镁更容易失去电子，钠金属性比镁强。
2、用与水反应产生氢气的能力比较：金属越容易和水反应产生氢气，金属性就越强；金属越难和水反应产生氢气，金属性就越弱。
例如：钠可以与冷水剧烈反应，而镁要与热水才反应，铝与热水不反应，要在氢氧化钠溶液中才与水反应，说明金属性Na>Mg>Al3、用与H＋反应产生氢气的能力比较：金属与H＋反应越容易，越剧烈，说明金属性越强。
金属与H＋反应越难，越不反应，说明金属性越弱。
例如：镁、铝、锌和同浓度的盐酸反应，镁剧烈反应，铝比较缓慢，而锌就更缓慢，说明金属性Mg>Al>Zn4、用同一周期或同一主族最高价氧化物的水化物的碱性进行比较：同一周期或同一主族最高价氧化物的水化物碱性越强，该金属元素的金属性越强。
最高价氧化物的水化物碱性越弱，该金属元素的金属性越弱。
例如：碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3说明金属性Na>Mg>Al碱性Be(OH)2<Mg(OH)2<Ca(OH)2<Sr(OH)2<Ba(OH)2说明金属性Be<Mg<Ca<Sr<Ba5、用原子结构特征进行比较：原子的核外电子排布中，电子层数越多，最外层电子数越少，元素的金属性就越强。
原子结构与元素性质
第二节 原子结构与元素得性质一、元素周期表得编排原则1、将电子层数相同得元素按原子序数递增得顺序从左到右排成横行。
2、把最外层电子数相同得元素(个别例外)按电子层数递增得顺序从上到下排成纵行。
二、周期表得结构周期:具有相同得电子层数得元素按照原子序数递增得顺序排成一个横行。
主族:由短周期与长周期元素共同构成得族。
副族:仅由长周期元素构成得族。
1、核外电子排布与族序数之间得关系可以按照下列方法进行判断:按电子填充顺序由最后一个电子进入得情况决定,具体情况如下:(3)进入(n －1)d①(n －1)d 1～5为ⅢB ～ⅦB ⇒族数＝[(n －1)d ＋n s]电子数②(n －1)d 6～8为Ⅷ③(n －1)d 10为ⅠB 、ⅡB ⇒族数＝n s 得电子数④进入(n －2)f ⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫4f ——La 系元素5f ——Ac 系元素ⅢB 23(1)主族(ⅠA ～ⅦA)与副族ⅠB 、ⅡB 得族序数＝原子最外层电子数(n s ＋n p 或n s)。
(2)副族ⅢB ～ⅦB 得族序数＝最外层(s)电子数＋次外层(d)电子数。
(3)零族:最外层电子数等于8或2。
(4)Ⅷ族:最外层(s)电子数＋次外层(d)电子数。
若之与分别为8、9、10,则分别就是Ⅷ族第1、2、3列。
1、同周期,从左到右,原子半径依次减小。
2、同主族,从上到下,原子或同价态离子半径均增大。
3、阳离子半径小于对应得原子半径,阴离子半径大于对应得原子半径,如r(Na＋)<r(Na),r(S)<r(S2－)。
4、电子层结构相同得离子,随核电荷数增大,离子半径减小,如r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)。
5、不同价态得同种元素得离子,核外电子多得半径大,如r(Fe2＋)>r(Fe3＋),r(Cu＋)>r(Cu2＋)。
特别提醒在中学要求得范畴内可按“三瞧”规律来比较微粒半径得大小“一瞧”能层数:当能层数不同时,能层越多,半径越大。
原子结构与化学性质
原子结构与化学性质化学是一门研究物质组成、结构、性质和变化的科学。
原子结构作为化学研究的基石，对物质的化学性质具有重要的决定作用。
本文将围绕原子结构与化学性质展开论述，从原子的组成、元素周期表、离子化与原子价、化学键以及分子构造等方面进行探讨。
一、原子的组成原子是物质的基本单位，由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子带中性。
电子带负电荷，数量与质子个数相等。
在原子的结构上，原子核处于中心，电子围绕原子核运动。
原子的组成决定了元素及其化学性质的差异。
二、元素周期表的意义元素周期表是一种将元素按照原子序数排列并分类的化学表格。
它提供了一种有效的方法来组织元素，并揭示了元素之间的规律性。
元素周期表按照原子的结构和化学性质将元素进行分类，使我们能够更好地理解和预测元素的性质和反应。
三、离子化与原子价离子化是指原子或分子失去或获得电子形成离子的过程。
原子通过释放或吸收电子，使外层电子数趋于8个（称之为稳定的八个电子结构），达到稳定状态。
原子失去电子形成正离子，电荷为正；原子获得电子形成负离子，电荷为负。
原子的原子价是指一个原子能够失去或获得的电子数目，它决定了原子与其他元素反应的方式和性质。
四、化学键的形成化学键是原子之间的相互作用力，决定了化合物的性质。
常见的化学键包括离子键、共价键和金属键。
离子键是通过正负离子之间的吸引力形成，如氯化钠（NaCl）；共价键是通过共享电子形成，如水分子（H2O）；金属键是金属原子间电子云的共享，如铁（Fe）。
化学键的形成使原子能够成为更稳定的分子或离子，具备独特的化学性质。
五、分子构造分子是由两个或多个原子通过共价键结合而成的电中性的化学实体。
分子的构造影响着物质的性质。
分子的空间结构包括分子的形状和分子间的相对排列。
分子的形状由原子之间的键角决定，而分子间的排列影响分子间的作用力和相互作用。
结论原子结构是化学性质的基础，原子核和电子的组成决定了元素及其化学性质的差异。
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现代量子力学原子结构模 型（电子云模型）: ①原子由原子核和核外电 子构成 ②电子运动的规律跟宏观 物体运动的规律截然不同； ③对于多电子的原子，电 子在核外一定的空间近似 于分层排布
原子结构模型的演变
历史 年代 原子结构模型 的名称
原子结构模型的主要论点
原子是构成物质的微粒，万物是由间 断的、不可分割的微粒即原子构成的， 原子的结合和分割是万物变化的根本 原因
2
Mg
Mg2+
+10 2 8
+8
2
6
得到电子
+8
2
8
Ne
O
O2-
镁离子、氧离子与氖原子的核外电子排布比较，你能得出 什么结论？
结论分析
1、原子最外层的电子数小于8个时，在化学反应中总是
得到或失去电子而达到最外层8电子的稳定结构。
2、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子变为带 正电荷的阳离子，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去 的电子的数目。
汤姆生的原子模型 1897年，J.J.Thomson 发现了原子中 存在电子，人们认识到原子是由更小的微 粒构成的。
1904， J.J.Thomson
卢瑟福的核型原子模型
α粒子散射实验
E. Rutherford, 1871-1937，1911年 提出原子核型模型。
玻尔的原子模型 1913年，丹麦物理学家 Niels Bohr 在研究氢原子光 谱时提出了新的原子结构 模型。
K
小 近
L
M
N
O
Q
大 远
距核远近
1-18号元素核外电子排布示意图
3、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）
（1）稳定结构：原子既不容易失去电子 又不容易得到电子 （如He、Ne、Ar等） （2）不稳定结构：原子容易失去电子 或容易得到电子
交流与讨论
+12
氧化镁的形成
8 2 失去电子 +12 2 8
原子核外电子的分层排布
1、原子核外电子的分层排布
电子层 原子核 +18 +10
+2
He
核电荷数 Ne
该电子层 上的电子
Ar
+1
+8
+12
H O Mg
原子结构示意图 为了形象地表示原子的结构，人们就创 造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。 第 3层 第 2层 原子核 第 1层
+ 15
原子核带正电
氢原子光谱
N.Bohr,1885-1962
玻尔的原子模型
原子核外电子在一系列稳定的 轨道上运动，每个轨道都具有 一个确定的能量值。
量子力学原子模型 1927年-1935年，科学家认识到 原子核外电子的运动不遵循经典力学 原理，必须用量子力学方法来描述核 外电子的运动，由此而建立了量子力 学原子模型，从而产生了现代物质结 构学说。
①最外层电子数﹤4时，容易失去电子
原子
（化合价＝＋失去的电子数目） ②最外层电子数≥4时，容易得到电子 （化合价＝最外层电子数－8）
关系：元素化合价在数值上等于原子失去 或得到的电子数目（失为正，得为负） 在化学反应过程中，原子核不发生变化， 原子的最外层电子数可能发生变化
①原子由原子核和核外电子构成②电子 现代量子力学 运动的规律跟宏观物体运动的规律截然 20世纪 原子结构模型 不同；③对于多电子的原子，电子在核 （电子云模型）外一定的空间近似于分层排布 初
道尔顿 原子不可分
电子的发现
汤姆生葡萄干 面包式模型
α粒子散射
卢瑟福 行星模型
氢原子光谱
玻尔 原子轨道模型
波粒二象性
19世 纪末 20世 纪初
英国物理学家 1911年 卢瑟福的带核 原子结构模型 或“行星式” 原子结构模型
①原子由原子核和核外电子组成，原子 核带正电荷，位于原子的中心，电子带 负电荷，在原子核周围作高速运动；② 电子的运动形态就像行星绕太阳运转一 样
①电子在原子核外一系列稳定的轨道上 丹麦物理学家 运动，每一轨道都具有一个确定的能量 1913年 玻尔的原子轨 值；②电子在这些轨道上运动时，既不 放出能量，也不吸收能量 道模型
量子 力学模型
视野拓展
想知道的更多吗？
请打开网站：清华大学教学软件 《近代物 理重大发现》 /ex/tsinghua/so ftware/07/03/002/01/00001/index.htm
请你思考
1.人们对原子结构的认识是建立在什么 基础上的？ 2.科学真理是绝对的、固定不变的，还 是相对的，不断发展的？ 3. 作为高中学生，你还能停留在原来初 中时的认识水平上吗？你的学习方法和 学习习惯有了大的改进了吗？你知道怎 样才能迅速提高你的学习能力以适应未 来发展的要求吗？
Mg 失 2e
Mg2+（带2个单位正电荷）
3、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带负电荷的 阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的 数目。 得 2e2O O （带2个单位负电荷）
⒈金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应 生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化 学式。
Na2O、MgO、NaCl、MgCl2
⒉根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的 数目和该原子的最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物 中元素的化合价，将结果填入下表： 一些元素的原子得失电子的情况
元素
Na
化合价
原子最外层电 失去（或得到） 子数目 电子的数目
2
6
Mg
O Cl -1
归纳总结
第三单元
人类对原子结构的认识
---原子结构的演变
引言
化学家已经发现和创造了2000多万种化 学物质,要研究物质的宏观性质，必须到 微观世界里寻找原因,必须从微观粒子入 手才能更好地加以理解。请同学们观察 教材27页图1-21,分析金属铜、氯化钠、 水是由什么微粒构成的？
两千多万种化学物质大多数由原子构 成,而人类对原子的认识和探索已经历了 2500多年．直到20世纪80年代，科学家 才用扫描隧道显微镜观察到物体表面的 原子．可你有没有思考过下列问题？
公元 前5世 纪
19世 纪初
古希腊哲学家 德谟克利特的 古代原子说
英国科学家道 尔顿的近代原 子学说 汤姆生的“葡 萄干面包式” 或“西瓜式” 原子结构模型
①物质由原子组成；②原子不能创造， 也不能被毁灭；③原子在化学变化中 不可再分割，它们在化学变化中保持 本性不变
①原子中存在电子，电子的质量为氢 原子质量的1/1836；②原子中平均分 布着带正电荷的粒子，这些粒子之间 镶嵌着许多电子
2
L层
8
5
K层
核电荷数
M层
2、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：
电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近 的区域内运动 ，把原子核外分成七个运动区域，又叫电 子层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7…表示，分别称 为K、L、M、N、O、P、Q…，n值越大，说明电子离核 越远，能量也就越高。 电子层序数（n） 符号 能量大小 1 2 3 4 5 6 7
⑴原子到底是什么“东西”？ ⑵科学家眼里的原子是怎样的？ ⑶科学家是怎样探索原子结构的？有哪 些科学家为探索原子结构作出了重大的 贡献？
阅读与交流
请同学们阅读26页-27页，谈一谈原子 结构有哪些重要的模型学说,其核心内 容是什么，分别是哪些科学家在什么年 代提出的？请填写下表。
原子结构模型的演变
J. Dalton 1766-1844
道尔顿的原子学说 ①所有物质都是由非常微小的物质粒子即 原子组成的； ②原子不能被分割； 该学说中存在着一些 缺陷或错误，对此你 ③同种原子具有相同的质量和性质，不同 有什么看法？ 原子的质量和性质不同； ④不同的原子结合形成化合物，在化学反 应中,原子仅仅是重新排列，而不会被创造 或消灭。
年代 科学家 原子结构模型 模型学说 核心内容
公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特 指出： 原子是构成物质的微粒，万物是由间断 的、不可分割的微粒即原子构成的，原 子的结合和分割是万物变化的根本原因
道尔顿的原子学说 19世纪初，英国教会学 校教员 J. Dalton 在实验研 究了一些元素的组成以后， 提出了他的原子学说，使原 子由人们的主观猜测成为了 科学概念，使化学成为一门 科学。因此， J. Dalton 被 称为近代化学之父。