元素周期表是元素周期律的具体表现形式。人们把已经发现的元素按一定的规则排列成元素周期表,元素周期表反映了元素的性质随着核电荷数的递增呈周期性变化的规律。
【重点难点】
重点: 1、能描述元素周期表的结构,知道同周期元素、同主族元素的性质递变规律;了解主族元素在元素周期表中位置、原子结构、元素性质三者之间的关系。 2、从元素周期律的发现、元素周期表的编制历程,领悟科学发现的艰辛,了解科学发现的意义,培养科学精神。
难点: 1、掌握元素周期表的结构,能够依据原子序数等条件判断元素在周期表中的位置。 2、理解主族元素在元素周期表中位置、原子结构、元素性质三者之间的关系。 3、能够利用元素周期表中元素性质的递变规律,对元素的性质进行推断。
【知识讲解】
一、元素周期表的结构: 人们把已经发现的元素按一定的规则排列成元素周期表。元素周期表反映了元素的性质随着核电荷数的递增呈周期性变化的规律。 1、元素周期表中元素位置的排列原则 根据元素周期律,把电子层数目相同的各种元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行,再把不同横行中最外层的电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行,这样就可以得到一个表,这个表就叫做元素周期表。 2、元素周期表的结构 ⑴、周期 ⅰ、周期的定义:具有相同的电子层数的元素按照原于序数递增的顺序排列的一列横行称为一个周期。 ⅱ、元素周期表的周期数及其类型 现在的元素周期表有7个横行,即有七个周期,从上到下依次为第一至第七周期。第一周期、第二周期、第三周期元素种数少,被称为短周期;第四周期、第五周期、第六周期元素种数多,被称为长周期;第七周期元素还未排满,被称为不完全周期。 ⅲ、周期数与元素原子结构的关系 元素所在周期序数=元素原子核外电子层数。 ⑵、族 ⅰ、族的定义及分类 周期表共有18个纵行。除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族元素外,其余15个纵行,每个纵行标作一族。族又有主族和副族之分。 主族:由短周期元素和长周期元素共同构成的族。共有七个主族,根据元素原子最外层电子数的多少确定为不同的主族。主族序数等于最外层电子数,IA至ⅦA分别表示不同主族。 副族:完全由长周期元素构成的族。共有七个副族,分别用IB至ⅦB表示。 零族:由稀有气体元素组成的族。 ⅱ、各族在元素周期表中的位置 若不管族的类型,从左向右,族的序数为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、0。 ⅲ、主族元素的原于结构与其位置的关系 主族元素所在的族序数=元素原子核外最外电子层电子数; 主族元素的最高正化合价(在数值上)=主族族序数; ⅣA~ⅦA族元素的负化合价的绝对值=8-元素最高正化合价。 ⅳ、过渡元素:从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素.它包括了第Ⅷ族和全部副族元素,这些元素都是金属元素。 二、元素周期表中元素的位、构、性关系: 1、同周期元素的原子结构及性质的递变规律: 在上一讲中,我们分析了元素Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl的原子结构及性质的变化情况,结合元素周期表的结构可知,Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl属于同一周期的元素,依据它们的原子结构及性质的变化情况,可以推出同周期元素原子结构及性质的变化规律。 同周期元素,从左到右原子结构及性质的变化规律: (1)核电荷数依次增多; (2)原子半径依次减小,稀有气体除外; (3)失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强; (4)元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强; (5)非金属气态氢化物的稳定性逐渐增强; (6)最高价氧化物的水化物碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强; (7)主族元素的最高正价和非金属元素的最低负价都是逐渐升高。 2、同主族元素的原子结构及性质的递变规律: 分析讨论: F、Cl、Br、I四种元素为同一主族的元素,分析下表,并结合原子结构的情况,分析同主族元素的原子结构及性质的递变规律。 结论:同主族元素,从上到下原子结构及性质的变化规律: (1)核电荷数依次增多; (2)原子半径依次增大; (3)失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱; (4)元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱; (5)非金属气态氢化物的稳定性逐渐减弱; (6)最高价氧化物的水化物碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱; (7)气态氢化物的水溶液酸性逐渐增强; (8)元素具有相似的化合价。 综上分析: 同一周期元素(稀有气体元素除外)的原子,核外电子层数相同,随着核电荷数的递增,最外层电子数逐渐增加,原子半径逐渐减小,元素的原子得到电子的能力逐渐增强,失去电子的能力逐渐减弱。因此,同一周期的元素,从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。 同一主族元素的原子最外层电子数相同,随着核电荷数的增大,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强,获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。 金属性最强的元素位于周期表的左下角,非金属性最强的元素在周期表的右上角。金属和非金属元素分界线附近元素往往既具有金属性,又具有非金属性。
三、元素周期表的应用 1、预测元素的性质: 元素的原子结构决了元素在周期表中的位置,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质特点。我们可以根据元素在周期表中的位置,推测元素的原子结构,预测其主要的化学性质。元素周期表能帮助我们更好地学习和研究化学。 2、启发人们在一定区域内寻找新物质(农药、半导体、催化剂等)。 元素周期表中位置相近的元素性质相似,人们可以借助元素周期表研究合成有特殊性质的新物质。例如,在金属元素和非金属元素的分界线附近寻找半导体材料(如锗、硅、硒等),在过渡元素(副族和Ⅷ族元素)中寻找各种优良的催化剂(如广泛应用于石油化工生产中的催化剂铂、镍等)和耐高温、耐腐蚀的合金材料(如用于制造火箭和飞机的钛、钼等元素)。 元素周期表不仅对元素进行了分类,也揭示了一系列的科学观念,如结构决定性质、量变引起质变,复杂现象中蕴含着简洁的规律等,对化学学科的发展起到了积极的推进作用。 |