元素周期及特征谱线表
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原子结构和元素周期律—元素周期表(无机化学课件)
课程小结
本节重点
一、周期表的结构 周期（横行）结构： 三长、三短、一不全。 族（纵行）结构： 七主、七副、零和Ⅷ族。
二、原子结构与元素在周期表中位置的关系 a.周期序数＝电子层数 b.主族序数＝最外层电子数
无机化学
˝
元素周期表
案例导入
插入二维动画（待制作）
元素周期表是怎么来的？
目录
CONTENTS
01 元素周期表
02 元素周期表的结构及特点
01
元素周期表
一、元素周期表
定义：把电子层数相同的各元素， 按原子序数递增的顺序从左到右排 成横行；把不同行中外层电子数相 同的元素，按电子层递增的顺序由 上而下排成纵列，就可以得到一张 表格，叫元素周期表。 元素周期表是元素周期律的具体表 现形式。
02
元素周期表的结构及特点
二、元素周期表的结构及特点
二、元素周期表的结构及特点
1 周期（横行）具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺 序排列的一个横行。
短周期 长周期
不完全周期
1
1
2K 2
234
5
6
7
8
9
10
L K
8 2
3 11 12
M 18
13 14 15 16 17 18 L 8
k
2
4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
二、元素周期表的结构及特点
族的分类 包含元素
表示 个数
主族
副族
长、短周期元素 ⅠA,ⅡA等
长周期元素 ⅠB,ⅡB等
7
7
零族
Ⅷ族
稀有气体元素 8、9、10纵行
元素周期表中各元素名称及性质
—/[ *、…氢（H）[主要性质和用途熔点为℃，沸点为℃，密度为0. 089 88 g/L(10 ℃)。
无色无臭气体，不溶于水，能在空气中燃烧，与空气形成爆炸混合物。
工业上用于制造氨、环已烷、甲醇等。
发现1766年由卡文迪许（）在英国判明。
氦(He);主要性质和用途熔点为℃（加压），沸点为－℃，密度为 5 g/L（0 ℃）。
无色无臭气体。
化学性质不活泼。
用于深海潜水、气象气球和低温研究仪器。
发现1895年由拉姆塞（Sir ）在英国、克利夫等（和在瑞典各自独立分离出。
锂(Li)。
主要性质和用途熔点为℃，沸点为1 347 ℃，密度为g／cm3（20 ℃）。
软的银白色金属，跟氧气和水缓慢反应。
用于合金、润滑油、电池、玻璃、医药和核弹。
发现1817年由阿尔费德森（. Arfvedson）在瑞典发现。
铍(Be)主要性质和用途~熔点为1 278±5 ℃，沸点为2 970 ℃(加压下)，密度为g/cm3(20 ℃)。
较软的银白色金属，在空气和水中稳定，即使在红热时也不反应。
用于与铜和镍制合金，其导电性和导热性极好。
发现1798年由沃克兰（）发现硼(B)主要性质和用途*熔点为2 300 ℃,沸点为3 658 ℃，密度为g/cm3（β-菱形）(20 ℃)。
具有几种同素异形体，无定形的硼为暗色粉末，跟氧气、水、酸和碱都不起反应，跟大多数金属形成金属硼化物。
用于制硼硅酸盐玻璃、漂白和防火。
发现1808年由戴维（Sir Humphrey Davy）在英国、盖-吕萨克（）和泰纳）在法国发现。
碳(C)主要性质和用途熔点约为3 550 ℃（金刚石），沸点约为4 827 ℃（升华），密度为g/cm3(金刚石)、g/cm3(石墨)（20 ℃)。
用于首饰(金刚石)、炼钢(焦炭)、印刷(炭黑)和精制糖(活性炭)等。
;发现在自然界中以石墨（和金刚石）存在。
古代已知有木炭和烟炱。
氮(N)主要性质和用途熔点为℃，沸点为℃，密度为g/L（0 ℃)。
3 第三章 原子结构和元素周期表
三、 核外电子排布
根据三个原理和鲍林近似能级图，写出 下列元素原子的核外电子排布式。
也可写作：
21Sc：
1s22s22p63s23p63d14s2
[Ar] 3d14s2
Mn： 1s22s22p63s23p63d54s2 25
[Ar] 3d54s2
方括号部分称原子实
注意
对于等价轨道（同一电子亚层）来说，电
第 3章
原子结构和元素周期表
第一节
核外电子的运动状态
一、氢原子光谱和玻尔模型
当一束白光通过棱镜时，不同频率的光由于折射率不同， 经过棱镜投射到屏上，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连 续分布的带状光谱。这种光谱称为连续光谱。 各种气态原子在高温火焰、电火花或电弧作用下，气态原子也 会发光，但产生不连续的线状光谱，这种光谱称为原子光谱。 不同的原子具有自己特征的谱线位置。 1.氢原子光谱 氢原子光谱为线状光谱 ,在可见光区可观察到四条分立的 谱线，分别是H、H、H、H，并称之为巴尔麦线系。从谱 线的位置可以确定发射光的波长和频率，从而确定发射光的能 量。
在没有外加磁场情况下，同一亚层的原子轨道，
能量是相等的，叫等价（简并）轨道。
n、l、m可以确定原子轨道的能量和形状，
故常用这3个量子数作的脚标以区别不同的波函
数。例如 100 ，表示n=1、l=0、m=0的波函数。
（4）自旋量子数（ms）：表示电子自旋角动 量在外磁场方向的分量。 实验证明，电子除绕核运动外，还有绕自身 的轴旋转的运动，称自旋。 1 1 ms= 和 2。其中每一个数值表示电子的一种 2 自旋方向，即顺时针和逆时针方向。 研究表明：同一原子中，各个电子的四个量 子数不可能完全相同，即不可能有运动状态完 全相同的电子。 由此可知：每一个轨道只能容纳两个自旋方 向相反的电子。
元素周期律123
氧化性与还原性 氧化性增强，
氧化性减弱
同一周期元素：电子层数相同。从左向右，核电荷 数增多，原子半径减小，失电子的能力逐渐减弱， 得电子的能力逐渐增强。元素的金属性逐渐减弱， 非金属性逐渐增强。
同一主族元素：最外层电子数相同。自上而下，电 子层数增多，原子半径增大，失电子的能力逐渐增 强，得电子的能力逐渐减弱。元素的金属性逐渐增 强，非金属性逐渐减弱。
元素周期表中元素性质递变规律
内容 电子层数
同周期元素（左→右）同主族元素（上→下）
相同
增多
最外层电子数 原子半径
从1-8 (或1-2) 从大到小
相同 从小到大
元素主要化合价 从+1--+7或-4 ---- -1
相同
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
得失电子能力 单质
失减弱，得增强 还原性减弱
失增强，得减弱 还原性增强，
2. 研究发现新物质 (1) 预言新元素 预测它们的结构与性质
(2) 研究新农药 非金属右上方处 (3) 寻找半导体材料、催化剂、耐高温耐腐蚀材料.
金属和非金属的交界处
过渡元素
3. 论证了量变引起质变的规律性
1. 在周期表中金属和非金属的分界线附近能找到 C
A、制农药的元素 B、制催化剂的元素 C、做半导体的元素 D、制耐高温合金材料的元素
（2）一般而言，电子层数越多，半径越大
（3）同种元素的不同粒子，电子越多，半径越大。
练习：4.比较下列几组微粒的半径大小
Li与C O与S Na与Na+ Cl-与Cl
Li > C S >O Na > Na+
Cl- > Cl
元素周期及特征谱线表
*Einsteinium*
*Curium*
*Berkelium*
*Californium*
*Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257] 99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2 119.2 114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7 137.2 13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02 16.38 17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17 21.79 20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76 25.47 11.89 12.12 12.38
26 Fe 铁 Iron 55.84 6.400 7.059 0.704 0.717 44 Ru 钌 Ruthenium 101.0 19.24 21.69 2.558 2.683 2.964 2.252 76 Os 锇 Osmium 190.2 62.48 71.78 8.910 10.35 12.09 7.821
Actinium Thorium
Pr [232] 89.79 92.19 103.3 106.1 12.65 12.97 15.71 16.2 18.41 18.98 11.12
231.0 94.64 108.9 13.29 16.7 19.55 11.36
28 Ni 镍 Nickel 58.70 7.472 8.265 0.849 0.866 46 Pd 钯 Palladium 106.4 21.12 23.86 2.838 2.99 3.328 2.503 78 Pt 铂 Platinum 195.0 66.25 76.13 9.441 11.07 12.94 8.267
*Curium*
*Berkelium*
*Californium*
*Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257] 99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2 119.2 114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7 137.2 13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02 16.38 17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17 21.79 20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76 25.47 11.89 12.12 12.38
26 Fe 铁 Iron 55.84 6.400 7.059 0.704 0.717 44 Ru 钌 Ruthenium 101.0 19.24 21.69 2.558 2.683 2.964 2.252 76 Os 锇 Osmium 190.2 62.48 71.78 8.910 10.35 12.09 7.821
Actinium Thorium
Pr [232] 89.79 92.19 103.3 106.1 12.65 12.97 15.71 16.2 18.41 18.98 11.12
231.0 94.64 108.9 13.29 16.7 19.55 11.36
28 Ni 镍 Nickel 58.70 7.472 8.265 0.849 0.866 46 Pd 钯 Palladium 106.4 21.12 23.86 2.838 2.99 3.328 2.503 78 Pt 铂 Platinum 195.0 66.25 76.13 9.441 11.07 12.94 8.267
无机化学2原子结构与元素周期律
第二章 原子结构与元素周期律
表2-4
n、l、m的关系
第二章 原子结构与元素周期律
六、多电子原子轨道的能级
用图形把原 子轨道能级 高低顺序表 示出来，就 是原子轨道 能级图。
第二章 原子结构与元素周期律
第二节 核外电子的排布
多电子原子中，电子不仅受核的吸引，而且还存在 电子间的相互排斥，这些都影响到原子核外电子的排布， 而核外电子的排布又直接决定着元素的性质。因此，核 外电子排布是多电子原子结构中的一个重要问题。 人们根据光谱实验结果，并结合对元素周期律的分 析，归纳、总结出基态原子核外电子排布的三个基本原 理。
第二章 原子结构与元素周期律
五、薛定谔方程和四个量子数
为了描述电子的运动状态，1926年薛定谔把电子运动和 光的波动理论联系起来，提出了一种波动方程，该方程 称为薛定谔方程。
为了得到电子运动状态合理的解，必须引用三个参数，主 量子数n、角量子数l和磁量子数m，它们的取值是相互制 约的。此外，还有用来描述电子自旋运动的自旋量子数ms。
第二章 原子结构与元素周期律
迄今为止，人类已发现了一百多种元素，而这些元
素形成了数以百万计的物质，组成了丰富多彩的物质世 界。要了解这些物质的性质和变化规律，就必须要认识 其结构，从原子、分子水平上研究物质结构、性质及其 变化规律之间的关系。
第二章 原子结构与元素周期律
第一节 核外电子运动状态 一、氢原子光谱和玻尔理论
第二章 原子结构与元素周期律
（一）主量子数n
主量子数表示电子离核的平均距离，n越大，电子离核平 均距离越远，n相同的电子离核平均距离比较接近，即所 谓电子处于同一电子层。
电子层能量高低顺序： K<L<M<N<O<P。
化学元素周期表
生物医学领域的应用
环保和可持续发展
人工智能与化学的结合
感谢观看
汇报人：XX
在自然界中的存在和提取方法
元素在自然界中 的分布情况
提取元素的主要 方法和技术
元素在地球科学 、生物学等领域 的应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
元素在工业、农 业、医疗等领域 的应用和价值
元素的价值和用途
元素在科学研究中的应用
元素在工业生产中的应用
元素在日常生活中的应用
元素在医疗健康领域的应用
05
周期表的发展历程 和未来展望
添加 标题
同周期元素性质递变规律：同一周期元素从左到右， 随着原子序数增加，金属性逐渐减弱，非金属性逐 渐增强。
03
周期表中元素的分 类和分组
金属元素和非金属元素的分类
金属元素：按电子排布规律填充在周期表中的元素，如钠、钾、铝等 非金属元素：不遵循电子排布规律，在周期表中占据特殊位置的元素，如氢、氧、氯等
电子层数：同周 期元素具有相同 的电子层数
周期表的特点和意义
周期性排列：按 照原子序数由小 到大，元素性质 呈周期性变化
列族分布：同一 列中的元素具有 相似的性质，称 为族
周期表的意义： 帮助预测元素性 质，指导新元素 的发现和利用
周期表的应用： 在化学、材料科 学、医学等领域 有广泛应用
02
周期表中元素的性 质
周期表的发展历程
元素分类：将元素按照性质进行 分类，如金属、非金属等
电子排布：根据元素的电子排布 规律，预测元素的性质
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
原子序数：按照元素的原子序数 进行排列，形成周期表
元素周期律：发现元素之间的周 期性规律，为周期表的建立奠定 基础
原子结构和元素周期表
2.波函数
径向部分：
角度部分：
1 r / a0 R(r ) 2 3 e a0 1 Y ( , ) 4 1 r / a0 (r , , ) e 3 4 a0
化学与化工学院
概率密度和电子云
没有物理意义，复数表达式为=a+bi ||2 代表微粒在空间某点出现的概率密度，
化学与化工学院
原子轨道的空间取向
z x s y x dxy
化学与化工学院
z x px z y dyz dxz z
y x py z x dz2 x
z x pz y x dx -y
2 2
电子自旋的发现
Stern-Gerlach 实验
电子自旋：电子自身存在的两种不同的运动状态
化学与化工学院
自旋量子数— ms
原子结构
原子序数= 核电荷数(z) = 质子数 = 核外
电子数 质量数(A) = 质子数 + 中子数 (N)
原子( X )
A z
原子核
质子 z 个
中子 N=(A-z)个 核外电子 z个
化学与化工学院
原子的古典理论
世界上任何东西都是 由原子组成的（包括 物质和灵魂）。原子 是不可分割的。
通过薛定谔方程求解而得 可以描述原子核外电子运动状态
Ψ 2 x
2
对x的二阶偏导数
对y的二阶偏导数
2Ψ y 2
2Ψ z 2
化学与化工学院
对z的二阶偏导数
求解 (1)
必须在球极坐标系中求解
(x,y,z) → (r,,) → Rn(r)Yl,m(,)
主量子数 n = 1，2，3，4，…7 角量子数 l = 0，1，2，3，…，n-1，共可取n个数值。 磁量子数 m = 0，1，2，…，l。共可取2l +1个数值。
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碱金属 Alkali Metals
碱土金属 Alkaline earths
ransitional element
主族金属 Main group metals
类金属 Semi-metals
alogen
稀有气体 Rare gases
元素(#Radioactive Elements), *表示人造元素(*Man Made Elements) 次代表 原子量、Kα、Kβ、Lα、Lβ、Lγ、Le mbers are ordered one by one in this way,Atomic Number ElementSymbol,Atomic Weight,Kα,Kβ,Lα,Lβ,Lγ
119.2
114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7
137.2
13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02
16.38
17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17
21.79
20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76
1H
1
氢 Hydrogen
1
1.008
ⅡA
3 Li
4 Be
元素(部分)周期及特征
锂
铍
2 Lithium Beryllium
1
6.94
9.012
2
0.052
0.11
制表：雷曼科技大连有限公司 李振宇 欢迎大
11 Na
12 Mg
钠
镁
3
Sodium Magnesium
1
22.99
24.31
2
1.041
1.254
7.059 7.649 8.265 8.907 9.572 10.980 10.980 11.730
0.704 0.775 0.849 0.928 1.009 1.186 1.186
1.282
0.717 0.790 0.866 0.948 1.032 1.216 1.216
1.317
44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb
7.810
6.891 7.180 7.478 7.778 8.104 8.418 8.748
9.089
4.816 4.994 5.176 5.361 5.546 5.742 5.942
6.152
93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm
镎#
钚#
镅#
10.84
10.35 10.71 11.07 11.44 11.82 12.21 12.61
13.02
12.09 12.51 12.94 13.38 13.82 14.28 14.76
15.24
7.821 8.040 8.267 8.493 8.720 8.952 9.183
9.419
-Metals
An 锕系
过渡金属 Transitional element
卤族元素 Halogen
注1: 注2:
#表示放射性元素(#Radioactive Elemen 数字顺序依次代表 原子量、Kα、Kβ、 (All the Numbers are ordered one by
Ln 镧系
An 锕系
57 La 58 Ce 59 Pr
饲#
锫#
锿#
镄
Neputnium Plutonlum *Americium* *Curium* *Berkelium* *Californium* *Einsteinium* *Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257]
99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2
5.789 6.052
6.322
6.602
4.124 4.287
4.452
4.632
89 Ac 90 Th 91 Pa
92 U
锕#
钍#
镤#
铀#
Actinium Thorium Protactinium Uranium
[227] [232]
231.0
338.0
89.79 92.19
94.64
97.14
25.47
11.89 12.12 12.38
2 He
氦
Helium
ⅥA
ⅦA
4.008
8O
9F
10 Ne
氧
氟
氖
Oxygen Flourine Neon
15.99 18.99 20.17
0.523 0.677 0.861
16 S
17 Cl 20 Ar
硫
氯
氩
Sulphur Chlorine Argon
32.06 35.45 39.94
10.81 0.185
12.01 0.282
14.01 0.392
13 Al 14 Si 15 P
铝
硅
磷
Aluminum Silicon Phosphorus
26.99 28.09
30.97
1.487
1.74
2.015
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
1.838
2.142
26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As
103.3 106.1
108.9
111.8
12.65 12.97
13.29 13.616
15.71
16.2
16.7
17.22
18.41 18.98
19.55
20.16
11.12
11.36
11.62
周期及特征谱线表
ⅢA
ⅣA
ⅤA
5B
6C
7N
硼
碳
氮
Boron Carbon Nitrogen
大连有限公司 李振宇 欢迎大家完善
2.623
2.792
7
1.792 1.902
2.015
2.122
55 Cs
56 Ba
72 HF 73 Ta 74 W
75 Re
铯
钡
铪
钽
钨
铼
Cesium Barium
Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium
1
6
2 3
4
137.3 30.85 35.15 4.286
137.3 32.07 36.55 4.467
11.28
11.68
7
3.794
3.953
6.958 7.172
7.386
7.602
87 Fr
88 Rn
钫#
镭#
非金属 Non-Metals
Francium Radium
7
1 [223]
7
2 3
82.12 97.93
4
12.03
5
14.77
6
7
226.0 87.44 100.6 12.34 15.23 17.80 10.62
钌
铑
钯
银
镉
铟
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
锡
锑
Rutheniu Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin
Antimony
101.0 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.6
121.7
19.24 20.17 21.12 22.1 23.11 24.14 25.19
3.92 4.131
4.347
2.252 2.376 2.503 2.633 2.767 2.904 3.044
3.188
76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi
锇
铱
铂
金
汞
铊
铅
铋
Osmium Iridium Platinum Gold Mercury Thallium Lead
Ln 镧系
178.4 55.38 63.56 7.898
180.9 57.11 65.56 8.145
183.8 58.86 67.59 8.396
186.2 60.66 69.66 8.651
5
4.620
4.828
9.021 9.341
9.670
10.01
6
5.280
5.531
10.51 10.81
铁
钴
镍
铜
锌
镓
锗
砷
Iron
Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germaniu Arsenic
55.84 58.93 58.70 63.54 65.38 72.50 72.50
74.92
6.400 6.925 7.472 8.041 8.631 9.876 9.876 10.530
61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er
钜#
钐
铕
钆
铽
镝
钬
铒
Promethium Samaium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium
[147]