第二炮兵工程学院第 六 讲第二炮兵工程学院一、核外电子的分布规律
1） Pauli不相容原理,在一个原子中,没有四个量子数完全相同的电子存在 。
He 1S2 (1,0,0,+1/2)
（ 1,0,0,-1/2）
S轨道 1条 最多可容纳 2个电子
p轨道 3条 最多可容纳 6个电子
d轨道 5条 最多可容纳 10个电子
f轨道 7条 最多可容纳 14个电子第二炮兵工程学院
2）能量最低原理核外电子在各轨道上的分布应使原子处于能量最低的状态
3） Hund规则,在同一亚层的等价轨道上，电子将尽可能地分占 不同的轨道，且自旋平行等价轨道 —— n,l 均相同的轨道例 3p,3px 3py 3pz n = 3 l = 1 ↑ ↑ ↑
px pz py
洪特规则特例,全充满 p6 d10 f14
半充满 p3 d5 f7
全 空 p0 d0 f0
第二炮兵工程学院电子填入 轨道 的顺序
1s2,2s2 2p6,3s2 3p6,4s2 3d10
4p6,5s2 4d10 5p6,6s2 4f14 5d10
6p6 -------
电子分布式例 7N 1s2 2s2 2p3
22Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
10Ne 1s2 2s2 2p6
18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
第二炮兵工程学院二、原子结构与元素周期表
1.周期表中电子的分布规律
2.原子的外层电子构型与周期表的分区外层电子构型 最外层电子 ns np
次外层电子 （ n-1） d （ n-2） f
分 区 最后一个电子填入的轨道 位 置 外层电子构型
S区 S轨道 Ⅰ A ⅡA ns1--2
p区 p轨道 Ⅲ A---零族 ns2np1--6
d区 d轨道 Ⅲ B---Ⅷ (n-1)d1—9ns1-2
ds区 d轨道 d10 ⅠB ⅡB (n-1)d10ns1--2
f区 f轨道 镧系 锕系 (n-2)f1--14(n-1)d0—2ns2
第二炮兵工程学院周期号数 = 最外层电子的主量子数族 号 数 = 外层电子数之和
s区 p区 ds区 (指副族 Ⅰ B,Ⅱ B)——
最外层电子数之和
d区 —— ns+(n-1) d 电子数之和
3.周期系与核外电子分布的关系第二炮兵工程学院例 已知某元素的原子序数为 25,写出该元素原子的电子分布式,并指出该元素在周期表中的位置 。
解,电子分布式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
最外层电子的主量子数 n = 4 位于四周期外层电子数之和,ns+(n-1)d= 2+5 =7 位于 Ⅶ B
第二炮兵工程学院三、元素基本性质的周期性
Z’ = Z –σ
σ ——屏蔽常数
（ 1）有效核电荷数与屏蔽效应屏蔽效应：由于其余电子对某一个电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷降低，削弱了核电荷对该电子的吸引的现象。
1,有效核电荷数第二炮兵工程学院
内层电子对外层电子,σ外 =0
同层电子之间,σn=0.35（ σn1=0.30）
（ n-1） 层电子对 n层电子,σn-1=0.85
（ n-2） 层电子对 n层电子,σn-2=1.0
σ 总 =Σσ
简化的斯莱脱法：
（ 2）屏蔽常数 σ 的确定第二炮兵工程学院例,计算 Al原子中其余电子对一个 3p电子的 σ 及有效核电荷数解,13Al Z = 13 1s22s22p63s23p1
同层,2个 3s电子 σn=2× 0.35=0.70
n-1层,8个电子 σn-1=8× 0.85=6.8
n-2层,2个电子 σn-2= 2× 1.0=2.0
∴ σ总 =0.7+6.8+2.0=9.5
Z’ = 13 – 9.5 = 3.5
（ 3）有效核电荷数在周期表中的变化规律第二炮兵工程学院同一周期（从左 ——右） 同一族（从上 ——下）
主族,Z’=1-0.35=0.65 显著增加 Z’增加极少副族,d区 Z’=1-0.85=0.15 增加较少
ds区 d10 屏蔽效应大,Z’增加极少
f区 Z’=1.0-1.0=0 几乎不增加
Z’增加极少同一周期（从左 ——右） 同一族（从上 ——下）
主族,Z’增加,r减小,△ r = 10pm n增大,Z’增加极少,r增加副族：
d区 r递减缓慢，△ r = 5pm
ds区 r略有增加
f区 r递减极少，△ r = 1pm
r变化不明显，略有增加特点：第五、六周期 r极为相近 （镧系收缩）
元素基本性质在周期表中的变化规律第二炮兵工程学院四,原子半径定义：在单质分子（晶体）中，相邻的原子核间平均距离的一半。
原子半径：共价半径、金属半径、范德华半径原子半径在周期和族中的变化关系原子的核间距可以通过晶体衍射或光谱等实验测定。
第二炮兵工程学院金属半径,金属晶体中两个最相邻近的金属原子之间的核间距的一半为金属半径。
原子半径的类型共价半径,非金属元素常采取单键共价半径，它是以共价单键结合的同种元素两原子核间距的测定为依据。
范德华半径,稀有气体的晶体是由单原子分子构成的，原子间的作用力属于分子间力又称范德华力。所测得的原子半径称为范德华半径。
例如 Cl2分子中，
Cl-Cl的核间距为 198pm,氯原子的共价半径为 99pm。
第二炮兵工程学院五、电离能、电子亲和能、电负性元素的电负性（ X） ——元素的原子在分子中吸引成键电子的相对能力。
1）元素的电负性是一个相对值,XF = 4.0
2） 元素的电负性越大，该元素的非金属性越强，金属性越弱；元素的电负性越小，该元素的非金属性越弱，金属性越强第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院六、金属元素和金属材料第二炮兵工程学院非金属元素 (22个 ) 除氢在 s区外,其余都分布在 p区。
金属元素 (90个 )
（ 1） 按化学活泼性分类活泼金属 (s区,IIIB族 )
中等活泼金属 (d区,ds区,p区 )
不活泼金属 (d区 )
1.金属元素
1)金属的分类第二炮兵工程学院
（ 2） 工程技术分类轻 金 属铁、锰、铬及其合金黑色金属有色金属密度小于 5 g ·cm-3的金属重金属 密度大于 5 g ·cm-3的金属贵 金 属 地壳中含量少，开采提取困难,价格贵的金属包括金、银和铂族元素。
稀 有金 属放射性金属 原子核能自发放射出射线的金 属。
第二炮兵工程学院
(1) 物理性质
① 大多数金属呈银白色光泽。
② 除锂、钠、钾比水轻外，其余金属的密
③ 度都大于 1 g ·cm-3。
最轻的金属是锂，最重的金属是锇。
2）金属的性质第二炮兵工程学院
④ 导电性金属一般是良导体，尤其 ds区的 银、铜 和 p区的铝 。
金属的导电性一般随温度的升高而下降，杂质对金属的导电性能力影响很大，一般说来，金属纯度越高，导电性越好。
⑤ 导热性导电性好的金属一般导热性能也较好。
⑥ 延展性延展金属时，虽然发生了变形，但并不破坏金属键，故不发生断裂。
第二炮兵工程学院
⑦ 热膨胀性如 镓、锑,,热缩冷胀”
⑧ 磁性铁磁材料顺磁材料逆磁材料铁、钴、镍等锰、铬、钼、钨等铜、锡、铅、锌等居里点 铁磁材料加热到某一温度时失去磁性，
此点称为居里点。
绝大多数都是热胀冷缩，但少数金属例外。
第二炮兵工程学院
(2) 化学性质
① 绝大多数金属都能与氧作用 。 金属性越强,与氧的反应越激烈 。 有的氧化物结构疏松不能阻止氧化反应的继续进行,而有的结构非常致密,有效防止金属的进一步氧化而使金属钝化 。
通式 mM + O2 → M mOnn2
金属单质的化学性质主要表现为 还原性 。
M → Mn+ + ne-
第二炮兵工程学院
② 金属与水的作用金属与水作用的难易程度与两个因素有关：
a.金属电极电势
b,反应产物的性质
M(s) + nH2O(l) → M(OH)n (s) + H2 (g)
n
2
周期系主族中活泼金属都能与水作用，
反应的激烈程度符合周期中金属活泼性自上而下、自右而左增强的规律。
第二炮兵工程学院
③ 金属与酸、碱的作用
金属与酸的反应用金属活动序或电极电势来判断。
a,金属活动序与周期系中元素周期性递变的规律不完全一致。
金属能否与强碱反应，主要取决于两个因素：
b,生成的氢氧化物是否可溶于碱（既生成的氢氧化物是否具有两性）。
第二炮兵工程学院
2.周期系中的金属元素
主族金属元素
过渡金属元素
稀土金属元素第二炮兵工程学院
1 ） 主族金属元素
(1) s区金属元素外层电子构型 ns 1~2
Ⅰ A 碱金属 Li Na K Rb Cs Fr
氧化数 +1
Ⅱ A 碱土金属 Be Mg Ca Sr Ba Ra
氧化数 +2
第二炮兵工程学院
a.极易与氧气作用可以生成三种类型的氧化物：
正常氧化物 (如 Na2O)
过氧化物 (如 Na2O2)
超氧化物 (如 KO2)
b.能与水反应反应的剧烈程度符合周期系中元素金属性的递变规律 。
※ 化学性质 s区金属具有强还原性第二炮兵工程学院强氧化剂,易吸潮,热 500℃ 仍很稳定。
遇到还原性物质易爆炸。
b,氢氧化物
Be(OH)2 两性
LiOH,Mg(OH)2 中强碱其余都是强碱。
※ 主要化合物
a.Na2O2
固体储氧物质，可用于防毒面具等。
Na2O2(s) + 2CO2 (g) →2Na2CO3(s) + O2 (g)
第二炮兵工程学院
Ge Sn Sb Bi 出现 过渡型晶体结构
（ 2） p区金属元素外层电子构型
Ⅲ A Al Ga In Tl
Ⅳ A Ge Sn Pb
Ⅴ A Sb Bi
Ⅵ A Po
ns2 np1~4
第二炮兵工程学院
※ 化学性质
p区金属活泼性比 s区金属弱，同一周期从左到右，还原性逐渐减弱。
两性元素,Al,Sn,Pb 能溶于强碱
2Al(s) + 2OH- (aq) + 6H2O (l) →2[Al(OH) 4]- (aq) + 3H2(g)
Sn(s) + 2OH- (aq) + 4H2O (l) →[Sn(OH) 6]2- (aq) + 2H2(g)
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2）过渡金属元素过渡元素,分别位于第 4,5,6周期中部,由于同周期元素性质相近，又将过渡元素分为三个系列,
周期系中 d和 ds区元素 (不包括镧系和锕系元素 )
第一过渡系列 Sc Ti V Cr Mn Fe Co
Ni Cu Zn
第二过渡系列 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh
Pd Ag Cd
第三过渡系列 La Hf Ta W Re Os Ir
Pt Au Hg
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3.） 稀土金属元素
Ⅲ B族的钪、钇和镧系元素性质非常相似，而且在矿物中也常常共生，
因而把它们统称为,稀土元素,。
镧系元素,周期系 57号元素的位置上，另有 14
种元素，即从 58号铈到 71号镥，与镧一起称为镧系元素 (用 Ln表示 )。
稀土元素,
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3.金属材料金属材料分为纯金属材料和合金材料，这里只介绍合金材料。
合金概念：
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1.合金的结构和类型合金从结构上可分为以下三种基本类型：
（ 1） 混合物合金两种或多种金属的机械混合物。
熔融,完全或部分互溶凝固,金属各自结晶混合物合金的导电、导热等性质与组分金属有很大的不同。
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（ 2）固溶体合金两种或多种金属不仅熔融时能相互溶解，
而且凝固时也能保持互溶状态的固态溶液 。
纯金属的晶格 取代固溶体的晶格溶剂原子 溶质原子第二炮兵工程学院
（ 3）金属化合物合金两种金属元素原子的外层电子结构、电负性和原子半径差别较大时所形成的金属化合物。
通常分为正常价化合物和电子化合物。
正常价化合物：
金属原子间通过化学键形成，成分固定，符合氧化数规则。
电子化合物：
金属原子间通过金属键形成，成分在一定范围内变化，不符合氧化数规则。
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2.合金材料
（ 1）铁的合金 — 钢铁,地壳中藏量 4.2%，仅次与铝。
Fe3O4 磁铁矿 磁 性化合物 Fe2O3 赤铁矿 紫红色
2Fe2O3·3H 2O 褐铁矿 棕黄色
FeS2 黄铁矿 金黄色第二炮兵工程学院
1970年，前苏联空间站,月亮 -16” 首先从月球上带回铁矿石样品，含极微小的纯铁颗粒。
金属表面处理方法：
用人为的粒子流冲击金属表面。
从月球矿石提取铁的特殊装置，可日产 1吨铁。
第二炮兵工程学院熟 铁铁按含碳量多少可分为：
碳素钢生 铁低碳钢中碳钢高碳钢
<0.1% 韧性好,可锻打成型 锻铁铁勺,锅铲
(0.25 ~ 0.6 %)强度较高,韧性较好铁轨 车轮等
(0.6 ~ 1.7 %) 硬而脆，弹性较好医疗器具，弹簧工具等
(1.7~4.5%) 硬而脆,可浇铸成型铸铁 机床车身,内燃机汽缸第二炮兵工程学院镍 钢 含镍 36%,几乎不热胀冷缩,可制造精密仪器零件。
钨 钢 含钨 18%,即使赤热仍坚硬制造高速切削车床的车刀。
钒 钢 (少量 ) 钢的弹性增加 1倍，制造各种弹簧。
硅 钢 含硅 2.5%，用作变压器的铁心。不仅减少其发热，还节省能源。
不锈钢 含铬,锰等,抗蚀性能优良。含铬 > 12%
合金钢,
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①铝合金
（ 2）轻质合金铝,地壳中藏量为 7.45%,是含量最多的金属。目前年产量仅次于铁。
硬铝合金,加入少量铜、锰、镁等金属，再经过热 处理使其强度大为提高。俗称,钢精,。
第二炮兵工程学院钛,拉丁文,Titanium”
特 点,密度较小 ;钛合金强度高 ;抗蚀性好 ;工作温度范围宽 (-200 ~ 500℃).
②钛合金第二炮兵工程学院
1910年,世界钛生产量 0.2克
1947年,世界钛生产量 2 吨
1955年,世界钛生产量 2万吨
1962年,世界钛生产量 10万吨
1972年,世界钛生产量 20万吨目前，每年用于航天业的钛大于 1千吨。
未来的钢铁,21世纪的金属第二炮兵工程学院
（ 3）硬质合金以硬质化合物为硬质相，以金属或合金作粘接相的复合材料。
其特点及其应用参阅教材表 5-10。
形状记忆合金的简称，指在一定外力作用下，使其几何形态发生改变。但当加热到某一温度时，它又能够完全恢复到变形前的几何形态。
在医疗器械，减震消噪，生活用品等方面具有广阔的应用前景。
（ 4）记忆合金第二炮兵工程学院两种特定金属的合金，一种可以大量吸进
H2形成稳定氢化物；而另一种金属与氢的亲和力小，使氢很容易在其中移动。
是开发利用氢能源、分离精制高纯氢的理想材料。
（ 5）储氢合金
（ 6）超 导对高温超导材料的要求，除零电阻外还要求有抗磁性、稳定性和重复性。
第二炮兵工程学院知识要点,核外电子排布和元素周期律间的关系；周期表的划分；元素金属性,非金属性的变化规律 。
作业,P91练习题之 2,4题课后总结,核外电子排布和元素周期律间的关系,屏蔽效应,有效核电荷的确定方法,周期表的划分,元素金属性,非金属性的变化规律；一些化合物和单质的性质和应用,一些金属化合物合金的性质及其原因和应用；原子的基态,激发态和能级跃迁,光谱分析,
可见,紫外和 X射线的能量高低 。
1） Pauli不相容原理,在一个原子中,没有四个量子数完全相同的电子存在 。
He 1S2 (1,0,0,+1/2)
（ 1,0,0,-1/2）
S轨道 1条 最多可容纳 2个电子
p轨道 3条 最多可容纳 6个电子
d轨道 5条 最多可容纳 10个电子
f轨道 7条 最多可容纳 14个电子第二炮兵工程学院
2）能量最低原理核外电子在各轨道上的分布应使原子处于能量最低的状态
3） Hund规则,在同一亚层的等价轨道上，电子将尽可能地分占 不同的轨道，且自旋平行等价轨道 —— n,l 均相同的轨道例 3p,3px 3py 3pz n = 3 l = 1 ↑ ↑ ↑
px pz py
洪特规则特例,全充满 p6 d10 f14
半充满 p3 d5 f7
全 空 p0 d0 f0
第二炮兵工程学院电子填入 轨道 的顺序
1s2,2s2 2p6,3s2 3p6,4s2 3d10
4p6,5s2 4d10 5p6,6s2 4f14 5d10
6p6 -------
电子分布式例 7N 1s2 2s2 2p3
22Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
10Ne 1s2 2s2 2p6
18Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
第二炮兵工程学院二、原子结构与元素周期表
1.周期表中电子的分布规律
2.原子的外层电子构型与周期表的分区外层电子构型 最外层电子 ns np
次外层电子 （ n-1） d （ n-2） f
分 区 最后一个电子填入的轨道 位 置 外层电子构型
S区 S轨道 Ⅰ A ⅡA ns1--2
p区 p轨道 Ⅲ A---零族 ns2np1--6
d区 d轨道 Ⅲ B---Ⅷ (n-1)d1—9ns1-2
ds区 d轨道 d10 ⅠB ⅡB (n-1)d10ns1--2
f区 f轨道 镧系 锕系 (n-2)f1--14(n-1)d0—2ns2
第二炮兵工程学院周期号数 = 最外层电子的主量子数族 号 数 = 外层电子数之和
s区 p区 ds区 (指副族 Ⅰ B,Ⅱ B)——
最外层电子数之和
d区 —— ns+(n-1) d 电子数之和
3.周期系与核外电子分布的关系第二炮兵工程学院例 已知某元素的原子序数为 25,写出该元素原子的电子分布式,并指出该元素在周期表中的位置 。
解,电子分布式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
最外层电子的主量子数 n = 4 位于四周期外层电子数之和,ns+(n-1)d= 2+5 =7 位于 Ⅶ B
第二炮兵工程学院三、元素基本性质的周期性
Z’ = Z –σ
σ ——屏蔽常数
（ 1）有效核电荷数与屏蔽效应屏蔽效应：由于其余电子对某一个电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷降低，削弱了核电荷对该电子的吸引的现象。
1,有效核电荷数第二炮兵工程学院
内层电子对外层电子,σ外 =0
同层电子之间,σn=0.35（ σn1=0.30）
（ n-1） 层电子对 n层电子,σn-1=0.85
（ n-2） 层电子对 n层电子,σn-2=1.0
σ 总 =Σσ
简化的斯莱脱法：
（ 2）屏蔽常数 σ 的确定第二炮兵工程学院例,计算 Al原子中其余电子对一个 3p电子的 σ 及有效核电荷数解,13Al Z = 13 1s22s22p63s23p1
同层,2个 3s电子 σn=2× 0.35=0.70
n-1层,8个电子 σn-1=8× 0.85=6.8
n-2层,2个电子 σn-2= 2× 1.0=2.0
∴ σ总 =0.7+6.8+2.0=9.5
Z’ = 13 – 9.5 = 3.5
（ 3）有效核电荷数在周期表中的变化规律第二炮兵工程学院同一周期（从左 ——右） 同一族（从上 ——下）
主族,Z’=1-0.35=0.65 显著增加 Z’增加极少副族,d区 Z’=1-0.85=0.15 增加较少
ds区 d10 屏蔽效应大,Z’增加极少
f区 Z’=1.0-1.0=0 几乎不增加
Z’增加极少同一周期（从左 ——右） 同一族（从上 ——下）
主族,Z’增加,r减小,△ r = 10pm n增大,Z’增加极少,r增加副族：
d区 r递减缓慢，△ r = 5pm
ds区 r略有增加
f区 r递减极少，△ r = 1pm
r变化不明显，略有增加特点：第五、六周期 r极为相近 （镧系收缩）
元素基本性质在周期表中的变化规律第二炮兵工程学院四,原子半径定义：在单质分子（晶体）中，相邻的原子核间平均距离的一半。
原子半径：共价半径、金属半径、范德华半径原子半径在周期和族中的变化关系原子的核间距可以通过晶体衍射或光谱等实验测定。
第二炮兵工程学院金属半径,金属晶体中两个最相邻近的金属原子之间的核间距的一半为金属半径。
原子半径的类型共价半径,非金属元素常采取单键共价半径，它是以共价单键结合的同种元素两原子核间距的测定为依据。
范德华半径,稀有气体的晶体是由单原子分子构成的，原子间的作用力属于分子间力又称范德华力。所测得的原子半径称为范德华半径。
例如 Cl2分子中，
Cl-Cl的核间距为 198pm,氯原子的共价半径为 99pm。
第二炮兵工程学院五、电离能、电子亲和能、电负性元素的电负性（ X） ——元素的原子在分子中吸引成键电子的相对能力。
1）元素的电负性是一个相对值,XF = 4.0
2） 元素的电负性越大，该元素的非金属性越强，金属性越弱；元素的电负性越小，该元素的非金属性越弱，金属性越强第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院六、金属元素和金属材料第二炮兵工程学院非金属元素 (22个 ) 除氢在 s区外,其余都分布在 p区。
金属元素 (90个 )
（ 1） 按化学活泼性分类活泼金属 (s区,IIIB族 )
中等活泼金属 (d区,ds区,p区 )
不活泼金属 (d区 )
1.金属元素
1)金属的分类第二炮兵工程学院
（ 2） 工程技术分类轻 金 属铁、锰、铬及其合金黑色金属有色金属密度小于 5 g ·cm-3的金属重金属 密度大于 5 g ·cm-3的金属贵 金 属 地壳中含量少，开采提取困难,价格贵的金属包括金、银和铂族元素。
稀 有金 属放射性金属 原子核能自发放射出射线的金 属。
第二炮兵工程学院
(1) 物理性质
① 大多数金属呈银白色光泽。
② 除锂、钠、钾比水轻外，其余金属的密
③ 度都大于 1 g ·cm-3。
最轻的金属是锂，最重的金属是锇。
2）金属的性质第二炮兵工程学院
④ 导电性金属一般是良导体，尤其 ds区的 银、铜 和 p区的铝 。
金属的导电性一般随温度的升高而下降，杂质对金属的导电性能力影响很大，一般说来，金属纯度越高，导电性越好。
⑤ 导热性导电性好的金属一般导热性能也较好。
⑥ 延展性延展金属时，虽然发生了变形，但并不破坏金属键，故不发生断裂。
第二炮兵工程学院
⑦ 热膨胀性如 镓、锑,,热缩冷胀”
⑧ 磁性铁磁材料顺磁材料逆磁材料铁、钴、镍等锰、铬、钼、钨等铜、锡、铅、锌等居里点 铁磁材料加热到某一温度时失去磁性，
此点称为居里点。
绝大多数都是热胀冷缩，但少数金属例外。
第二炮兵工程学院
(2) 化学性质
① 绝大多数金属都能与氧作用 。 金属性越强,与氧的反应越激烈 。 有的氧化物结构疏松不能阻止氧化反应的继续进行,而有的结构非常致密,有效防止金属的进一步氧化而使金属钝化 。
通式 mM + O2 → M mOnn2
金属单质的化学性质主要表现为 还原性 。
M → Mn+ + ne-
第二炮兵工程学院
② 金属与水的作用金属与水作用的难易程度与两个因素有关：
a.金属电极电势
b,反应产物的性质
M(s) + nH2O(l) → M(OH)n (s) + H2 (g)
n
2
周期系主族中活泼金属都能与水作用，
反应的激烈程度符合周期中金属活泼性自上而下、自右而左增强的规律。
第二炮兵工程学院
③ 金属与酸、碱的作用
金属与酸的反应用金属活动序或电极电势来判断。
a,金属活动序与周期系中元素周期性递变的规律不完全一致。
金属能否与强碱反应，主要取决于两个因素：
b,生成的氢氧化物是否可溶于碱（既生成的氢氧化物是否具有两性）。
第二炮兵工程学院
2.周期系中的金属元素
主族金属元素
过渡金属元素
稀土金属元素第二炮兵工程学院
1 ） 主族金属元素
(1) s区金属元素外层电子构型 ns 1~2
Ⅰ A 碱金属 Li Na K Rb Cs Fr
氧化数 +1
Ⅱ A 碱土金属 Be Mg Ca Sr Ba Ra
氧化数 +2
第二炮兵工程学院
a.极易与氧气作用可以生成三种类型的氧化物：
正常氧化物 (如 Na2O)
过氧化物 (如 Na2O2)
超氧化物 (如 KO2)
b.能与水反应反应的剧烈程度符合周期系中元素金属性的递变规律 。
※ 化学性质 s区金属具有强还原性第二炮兵工程学院强氧化剂,易吸潮,热 500℃ 仍很稳定。
遇到还原性物质易爆炸。
b,氢氧化物
Be(OH)2 两性
LiOH,Mg(OH)2 中强碱其余都是强碱。
※ 主要化合物
a.Na2O2
固体储氧物质，可用于防毒面具等。
Na2O2(s) + 2CO2 (g) →2Na2CO3(s) + O2 (g)
第二炮兵工程学院
Ge Sn Sb Bi 出现 过渡型晶体结构
（ 2） p区金属元素外层电子构型
Ⅲ A Al Ga In Tl
Ⅳ A Ge Sn Pb
Ⅴ A Sb Bi
Ⅵ A Po
ns2 np1~4
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※ 化学性质
p区金属活泼性比 s区金属弱，同一周期从左到右，还原性逐渐减弱。
两性元素,Al,Sn,Pb 能溶于强碱
2Al(s) + 2OH- (aq) + 6H2O (l) →2[Al(OH) 4]- (aq) + 3H2(g)
Sn(s) + 2OH- (aq) + 4H2O (l) →[Sn(OH) 6]2- (aq) + 2H2(g)
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2）过渡金属元素过渡元素,分别位于第 4,5,6周期中部,由于同周期元素性质相近，又将过渡元素分为三个系列,
周期系中 d和 ds区元素 (不包括镧系和锕系元素 )
第一过渡系列 Sc Ti V Cr Mn Fe Co
Ni Cu Zn
第二过渡系列 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh
Pd Ag Cd
第三过渡系列 La Hf Ta W Re Os Ir
Pt Au Hg
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3.） 稀土金属元素
Ⅲ B族的钪、钇和镧系元素性质非常相似，而且在矿物中也常常共生，
因而把它们统称为,稀土元素,。
镧系元素,周期系 57号元素的位置上，另有 14
种元素，即从 58号铈到 71号镥，与镧一起称为镧系元素 (用 Ln表示 )。
稀土元素,
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3.金属材料金属材料分为纯金属材料和合金材料，这里只介绍合金材料。
合金概念：
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1.合金的结构和类型合金从结构上可分为以下三种基本类型：
（ 1） 混合物合金两种或多种金属的机械混合物。
熔融,完全或部分互溶凝固,金属各自结晶混合物合金的导电、导热等性质与组分金属有很大的不同。
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（ 2）固溶体合金两种或多种金属不仅熔融时能相互溶解，
而且凝固时也能保持互溶状态的固态溶液 。
纯金属的晶格 取代固溶体的晶格溶剂原子 溶质原子第二炮兵工程学院
（ 3）金属化合物合金两种金属元素原子的外层电子结构、电负性和原子半径差别较大时所形成的金属化合物。
通常分为正常价化合物和电子化合物。
正常价化合物：
金属原子间通过化学键形成，成分固定，符合氧化数规则。
电子化合物：
金属原子间通过金属键形成，成分在一定范围内变化，不符合氧化数规则。
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2.合金材料
（ 1）铁的合金 — 钢铁,地壳中藏量 4.2%，仅次与铝。
Fe3O4 磁铁矿 磁 性化合物 Fe2O3 赤铁矿 紫红色
2Fe2O3·3H 2O 褐铁矿 棕黄色
FeS2 黄铁矿 金黄色第二炮兵工程学院
1970年，前苏联空间站,月亮 -16” 首先从月球上带回铁矿石样品，含极微小的纯铁颗粒。
金属表面处理方法：
用人为的粒子流冲击金属表面。
从月球矿石提取铁的特殊装置，可日产 1吨铁。
第二炮兵工程学院熟 铁铁按含碳量多少可分为：
碳素钢生 铁低碳钢中碳钢高碳钢
<0.1% 韧性好,可锻打成型 锻铁铁勺,锅铲
(0.25 ~ 0.6 %)强度较高,韧性较好铁轨 车轮等
(0.6 ~ 1.7 %) 硬而脆，弹性较好医疗器具，弹簧工具等
(1.7~4.5%) 硬而脆,可浇铸成型铸铁 机床车身,内燃机汽缸第二炮兵工程学院镍 钢 含镍 36%,几乎不热胀冷缩,可制造精密仪器零件。
钨 钢 含钨 18%,即使赤热仍坚硬制造高速切削车床的车刀。
钒 钢 (少量 ) 钢的弹性增加 1倍，制造各种弹簧。
硅 钢 含硅 2.5%，用作变压器的铁心。不仅减少其发热，还节省能源。
不锈钢 含铬,锰等,抗蚀性能优良。含铬 > 12%
合金钢,
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①铝合金
（ 2）轻质合金铝,地壳中藏量为 7.45%,是含量最多的金属。目前年产量仅次于铁。
硬铝合金,加入少量铜、锰、镁等金属，再经过热 处理使其强度大为提高。俗称,钢精,。
第二炮兵工程学院钛,拉丁文,Titanium”
特 点,密度较小 ;钛合金强度高 ;抗蚀性好 ;工作温度范围宽 (-200 ~ 500℃).
②钛合金第二炮兵工程学院
1910年,世界钛生产量 0.2克
1947年,世界钛生产量 2 吨
1955年,世界钛生产量 2万吨
1962年,世界钛生产量 10万吨
1972年,世界钛生产量 20万吨目前，每年用于航天业的钛大于 1千吨。
未来的钢铁,21世纪的金属第二炮兵工程学院
（ 3）硬质合金以硬质化合物为硬质相，以金属或合金作粘接相的复合材料。
其特点及其应用参阅教材表 5-10。
形状记忆合金的简称，指在一定外力作用下，使其几何形态发生改变。但当加热到某一温度时，它又能够完全恢复到变形前的几何形态。
在医疗器械，减震消噪，生活用品等方面具有广阔的应用前景。
（ 4）记忆合金第二炮兵工程学院两种特定金属的合金，一种可以大量吸进
H2形成稳定氢化物；而另一种金属与氢的亲和力小，使氢很容易在其中移动。
是开发利用氢能源、分离精制高纯氢的理想材料。
（ 5）储氢合金
（ 6）超 导对高温超导材料的要求，除零电阻外还要求有抗磁性、稳定性和重复性。
第二炮兵工程学院知识要点,核外电子排布和元素周期律间的关系；周期表的划分；元素金属性,非金属性的变化规律 。
作业,P91练习题之 2,4题课后总结,核外电子排布和元素周期律间的关系,屏蔽效应,有效核电荷的确定方法,周期表的划分,元素金属性,非金属性的变化规律；一些化合物和单质的性质和应用,一些金属化合物合金的性质及其原因和应用；原子的基态,激发态和能级跃迁,光谱分析,
可见,紫外和 X射线的能量高低 。
