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第二節
原子結構與元素的性質
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
元素周期律
元素的性質隨元素原子的核電荷數遞增發生周期性遞變
元素周期系
元素按其原子核電荷數遞增排列的序列
元素周期表
呈現周期系的表格，元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣
三張有重要歷史意義的周期表
門捷列夫
又稱短式周期表；
從第四周期開始每個周期截成兩截，第1～7族分主副族，第八族稱為過渡元素
重要特征：
維爾納
維爾納的特長式周期表
維爾納周期表是特長式周期表，每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對齊，它確定了前五個周期的元素種類。
波爾
把21～28、39～46等元素用方框框起，這些框內元素的原子新增加的電子是填入內層軌道的，他已經用原子結構解釋元素周期系了，玻爾元素周期表確定了第六周期為32種元素。
二、構造原理與元素周期表
1.常把“構造原理”中能量接近的原子軌道劃分為一個“能級組”。
1s
2s 2p
7s 5f 6d 7p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
共七個能級組，也就形成了7個周期 。
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
第七周期
除第一周期外，其余均從ns開始，以np結束
2.原子核外電子排布與周期的關系
周期 序數 電子 層數 價層電子 填入的能級 電子數 元素
種數
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
1s
2s→2p
3s → 3p
4s → 3d → 4p
5s → 4d → 5p
6s → 4f → 5d → 6p
7s → 5f → 6d → 7p
2
8
8
18
18
32
32
2
8
8
18
18
32
32
3.元素周期表的形成
若以一個方格代表一種元素，每個周期排一個橫排，并按s、p、d、f分段，左側對齊，可得到如下元素周期表：
怎樣將上圖變成書末的元素周期表？
① 將p段與p段對齊
② d段與d段對齊
③ f段單獨列出
④ 將1s2與p段末端對齊
4.元素周期表的分區
①元素周期表按電子排布分為5個區：s 區、p 區、d 區、ds 區、f 區。
ns1～2
ns2np1～6
1s2
He:唯一沒有p軌道的p區元素
(n－1)d1～9ns1～2
d區：d軌道不滿
(鈀除外)
ds區：d軌道全滿
(n－1)d10ns1～2
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
f區
②各區元素特點
分區 元素分布 外圍電子排布式 元素性質特點
s區
p區
d區
ds區
f區
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氫外都是活潑金屬元素
ⅢA族～ⅦA族
0族
ns2np1～6
(n－1)d1～9ns1～2
ⅢB族～ⅦB族、
Ⅷ族
ⅠB族、ⅡB族
鑭系、錒系
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
(n－1)d10ns1～2
過渡金屬元素
鑭系元素化學性質相近，
錒系元素化學性質相近
d軌道也不同程度地參與化學鍵的形成
最外層電子參與反應(稀有氣體除外)
(鈀除外)
③原子核外電子排布與族的關系
ⅠA 原子 序數 周期 基態原子的電子排布 價層電子
排布
鋰 3 二
鈉 11 三
鉀 19 四
銣 37 五
銫 55 六
2s1
6s1
4s1
5s1
3s1
ⅡA 原子 序數 周期 基態原子的電子排布 價層電子
排布
鈹 4 二
鎂 12 三
鈣 20 四
鍶 38 五
鋇 56 六
2s2
6s2
4s2
5s2
3s2
第ⅠA族：
價層電子排布通式
第ⅡA族：
（n=周期序數=電子層數）
ns1
ns2
[He]2s1
[Ne]3s1
[Ar]4s1
[Kr]5s1
[Xe]6s1
[He]2s2
[Ne]3s2
[Ar]4s2
[Kr]5s2
[Xe]6s2
族 價層電子
排布通式
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
主族序數=價層電子數
③原子核外電子排布與族的關系
族 價層電子排布通式
Ⅰ B
Ⅱ B
Ⅲ B
Ⅳ B
Ⅴ B
Ⅵ B
Ⅶ B
Ⅷ
(n－1)d1ns2
(n－1)d2ns2
(n－1)d3ns2
(n－1)d5ns1
(n－1)d5ns2
(n－1)d6～8ns2
(n－1)d10ns1
(n－1)d10ns2
ⅢB-ⅦB：族序數 = 價層電子數
ⅠB-ⅡB：族序數 = 最外層電子數
5.再探元素周期表
（1）為什么元素周期表中非金屬元素主要集中在右上角三角區內？
非金屬元素的最外層電子數一般≥4，
其價電子構型一般為ns2np2~6，它們的最后一個電子填入的是某周期能級組合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）中最后的np軌道，故一定會在某周期中靠后（右）的位置出現。
（2）為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素價電子數跟它們的族序數有什么關系？寫出它們的價電子排布式通式。
副族元素處于由金屬元素向非金屬元素過渡的區域，因此又稱過渡元素。
過渡元素價電子數與它們族序數的關系是：
①第IIIB族到第VIIB族元素的價電子數等于它們的族序數
②第VIII族有3列元素，該族的第1列元素的價電子數等于其族序數
③第IB、IIB族的最外層電子數等于它們的族序數
過渡元素的價電子排布通式為(n-1)d1~10ns1~2（不考慮鑭系錒系）
（3）按照核外電子排布，可把元素周期表劃分分成5個區，如圖所示。除ds區外，各區的名稱來自按照構造原理最后填入電子的能級的符號。s區、d區，p區分別有幾列？為什么s區（除H）、d區和ds區的元素都是金屬元素？
s區有2列，d區有8列，p區有6列。
s區元素的價電子排布通式為ns1~2，
d區元素的價電子排布通式為(n-1)d1~9ns1~2
ds區元素的價電子排布通式為(n-1)d10ns1~2
它們的最外層電子數均不超過2，在化學反應中容易失去電子，
所以這三個區的元素都是金屬元素。
(4) 處于非金屬與金屬分界線上的元素常被稱為半金屬或類金屬，為什么？
處于非金屬與金屬分界線上的元素：
既能表現出一定的非金屬性，又能表現出一定的金屬性
6.對角線規則
在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質是相似的。
Al
Li
Be
Mg
Si
B
例如：鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物(Li2O和MgO)，而不是過氧化物
對角線規則是從相關元素及其化合物的許多性質中總結出來的經驗規則,不是定理。
(1)鋰和鎂的相似性
①.鋰與鎂的沸點較為接近：
元素 Li Na Be Mg
沸點/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100
②.鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應都十分緩慢。
4Li＋O2 2Li2O
點燃
2Mg＋O2 2MgO
點燃
③.鋰和鎂與水的反應都十分緩慢，并且生成的氫氧化物難溶于水，附著于金屬表面阻礙反應的進行。
④.鋰和鎂都能直接與氮氣反應生成相應的氮化物Li3N和Mg3N2。
⑤.鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。
⑥.鋰和鎂的氟化物、碳酸鹽和磷酸鹽難溶于水。
(2)鈹和鋁的相似性
Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O， Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O
Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O， Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O
a.二者的單質、氧化物和氫氧化物都既能溶于強酸又能溶于強堿溶液：
b. 二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點和硬度都很高。
d. BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易升華。
c. 常溫下，鈹在濃硝酸中也發生鈍化。
2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑
Be＋2NaOH = Na2BeO2＋ H2↑
c. 硼烷(BH3)和硅烷(SiH4)的穩定性都比較差，且都易水解。
(3)硼和硅的相似性
a. 自然界中B與Si均以化合物的形式存在。
b. B與Si的單質都易與強堿反應，且不與稀酸反應：
Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑
2B＋2NaOH＋2H2O =2NaBO2＋3H2↑
d. 硼和硅的鹵化物的熔、沸點比較低，易揮發，易水解。
1.下列敘述中正確的是( )
A.除0族元素外，短周期元素的最高化合價在數值上都等于該元素
所屬的族序數
B.除短周期外，其他周期均有18種元素
C.副族元素中沒有非金屬元素
D.堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素
C
2.外圍電子排布為4d55s1的元素在周期表中的位置是( )
A.第四周期ⅠB族 B.第五周期ⅠB族
C.第四周期ⅥB族 D.第五周期ⅥB族
D
3.已知M2＋的3d軌道中有6個電子。試推斷：
(1)M原子的電子排布式。
1s22s22p63s23p63d64s2　
(2)M原子的最外層電子數為多少？
2　
(3)M元素在周期表中的位置。
第四周期Ⅷ族
4.仔細觀察下圖，回答下列問題：
(1)B的原子結構示意圖為________，B元素位于元素周期表
的第_____周期______族。
二
ⅢA
(3)根據周期律知識，硼酸酸性比碳酸____，理由是__________________________。
(4)根據Mg在空氣中的燃燒情況，Li在空氣中燃燒生成的產物為_____________(用化學式表示)。
弱
硼的非金屬性比碳弱
Li2O、Li3N
(2)鈹的最高價氧化物的水化物是______(填“酸性”“堿性”或“兩性”)化合物，證明這一結論的有關離子方程式是_______________________________________________________________。
兩性
Be(OH)2＋2H＋ = Be2＋＋2H2O
Be(OH)2＋2OH－ = BeO22 － ＋ 2H2O

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