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第2節 原子結構與元素周期表 課時2
1.通過了解原子結構及價電子排布與元素在周期表中位置的關系,認識元素在周期表中分區、周期和族的劃分依據；
2.能夠根據價電子排布式推斷元素在周期表中的位置。
觀察 · 思考
觀察 · 思考
元素周期表是化學元素周期律的具體表現形式。它是隨著人們對元素周期律認識的深化而逐步建立的。化學家繪制了各式各樣的周期形式，如右圖。
那么，原子的核外電子排布與元素周期表中周期、族的劃分有什么內在聯系？
圖1 有趣的周期形式
二、核外電子排布與元素周期表
基態原子的電子排布式和軌道表示式
元素符號 原子序數 電子排布式 軌道表示式
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1s1
1s2
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
↓↑
1s 2s
1s 2s
1s 2s 2p
1s
1s
1s 2s 2p
1s 2s 2p
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
1s 2s 2p
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
基態原子的電子排布式和軌道表示式
元素符號 原子序數 電子排布式 軌道表示式
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
11
12
13
14
15
16
17
18
1s22s22p63s1
1s22s22p63s2
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
二、核外電子排布與元素周期表
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
1s 2s 2p 3s 3p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↓↑
↑
↓↑
↑
↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↓↑
↓↑
↑
↑
↓↑
↑
↑
↑
隨著原子序數的遞增,元素原子的最外層電子排布呈周期性的變化:每隔一定數目的元素,元素原子的最外層電子排布重復出現從ns1到ns2np6的周期性變化。
1.核外電子排布與周期的劃分
鮑林(L.Pauling)
化學家鮑林基于大量光譜實驗數據及近似的理論計算，將能量相近的原子軌道歸為一組，由此得到的7個能級組與元素周期表中的7個周期相對應的鮑林近似能級圖。
能量
1s
2p
3d
4f
2s
3p
3s
4p
4s
4d
5p
5s
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
第1周期
ns np (n-1)d (n-2)f
第7周期
第6周期
第5周期
第4周期
第3周期
第2周期
周期序數=電子層數
圖1-2-4 基態原子核外電子在原子軌道上的排布順序
據鮑林近似能級圖,第4、5周期元素包含的能級為ns、np、(n-1)d,共有9個原子軌道,最多容納18個電子,對應兩周期中各有18種元素;而第6周期所含的能級除ns、np、(n-1)d外,還有(n-2)f能級,故多出7個原子軌道,可多填充14個電子,對應多出14種元素,共32種元素。
思考與交流
在元素周期表中,同屬長周期的4、5、6周期所包含的元素種類數分別為18、18、32,為什么
歸納
周期 價電子排布 能級組 元素
種類
ⅠA族 0族 最外層最多 容納電子數 1
2
3
4
5
6
7
每一周期元素原子的價電子排布和元素種樹的關系
2s1
2s22p6
8
8
2s、2p
1s1
1s2
2
2
1s
3s1
3s23p6
8
8
3s、3p
4s1
4s24p6
8
18
4s、3d、4p
5s1
5s25p6
8
18
5s、4d、5p
6s1
6s26p6
8
32
6s、4f、5d、6p
7s1
7s27p6
8
32
7s、5f、6d、7p
觀察 · 思考
觀察 · 思考
觀察元素周期表中各族元素的價電子排布，思考核外電子排布與族的劃分之間有什么內在聯系。
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
1s1
2s1
1s2
2s2
2s22p1
2s22p6
2s22p2
2s22p3
2s22p4
2s22p5
3s1
3s2
3s23p1
3s23p6
3s23p2
3s23p3
3s23p4
3s23p5
4s1
4s2
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
5s1
5s2
3d54s2
3d64s2
3d74s2
3d84s2
3d104s1
3d104s2
4s24p1
4s24p6
4s24p2
4s24p3
4s24p4
4s24p5
5s25p1
5s25p6
5s25p2
5s25p3
5s25p4
5s25p5
4d15s2
4d25s2
4d45s1
4d55s1
4d54s2
4d75s1
4d85s1
4d10
4d105s1
4d105s2
同族元素原子的價電子數目一般相同
2.核外電子排布與族的劃分
(1)各族核外電子排布的特點
族的劃分與原子的價電子數目和價電子排布密切相關。
①主族元素
族序數=_________
價電子排布：ns1~2或________
價電子數
ns2np1~5
②稀有氣體元素原子的價電子排布為1s2或________
ns2np6
ⅠB、ⅡB：根據ns軌道電子數劃分
③過渡元素
價電子排布：_____________
(n-1)d1~10ns1~2
族序數
族序數=_________
價電子數
ⅢB~ⅦB：
思考與交流
若已知116號元素的價電子排布式為7s27p4，試判斷該元素應位于周期表中的那個位置？
第7周期ⅥA族
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
主族
主族
過渡元素
0
族
鑭系元素
錒系元素
3.元素周期表的分區
元素周期表分為5個區，以最后填入電子的軌道能級符號作為該區的符號。
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
s 區
p 區
ds 區
d 區
f 區
因其價電子排布為4d55s1,故應位于元素周期表中的d區。
不正確。s區元素有非金屬元素H,其他均為金屬元素;p區元素既包含金屬元素,也包含非金屬元素。
思考與交流
Ⅰ.某元素的價電子排布式為4d55s1,該元素位于周期表中的哪一區
Ⅱ.“s區元素都是金屬元素,p區元素都是非金屬元素”,該說法正確嗎
(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外,元素的最高化合價等于它所在族的序數,如Sc、Ti、V、Cr、Mn的最高化合價分別為+3、+4、+5、+6、+7。
(2)一般來說,非金屬元素的最高正化合價和它的最低負化合價的絕對值之和等于8。
(3)稀有氣體元素的化合價在通常情況下為0。
(4)過渡元素的價電子較多且所在軌道的能量相差不大,因此過渡元素具有多種價態,如錳元素的化合價為+2~+7。
4.元素的化合價與核外電子排布的關系
元素的化合價與原子的核外電子排布尤其是價電子排布有著密切的關系。
1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)最外層電子排布式為ns1的基態原子所對應元素一定是金屬元素。(　　)
(2)d區元素的原子一定都有d軌道電子。(　　)
(3)基態原子價電子排布式為nsnnpn的元素一定是金屬元素。(　　)
(4)元素周期表5個區中都有非金屬元素。(　　)
(5)價電子數與最高化合價相等的元素一定是主族元素。(　　)
(6)除0族外,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。(　　)
【練一練】
2.已知下列元素原子的最外層電子排布式,其中不一定能表示該元素為主族元素的是(　　)
A.3s23p3 B.4s2 C.4s24p1 D.3s23p5
B
3.下列說法中正確的是(　　)
A.s區、d區、ds區都是金屬元素
B.p區都是主族元素
C.所有族中ⅢB族中元素種類最多
D.最外層電子數為2的元素都分布在s區
C
4.尋找優良的半導體材料,應在周期表的哪個位置尋找(　　)
A.s區 B.p區 C.d區 D.ds區
B
5.甲元素原子的L電子層上只有一個空原子軌道;乙元素原子的核電荷數為33。根據甲、乙兩元素的信息,回答有關問題:
(1)甲的元素符號是　　　　;其原子的軌道表示式為　　　　　　　。
(2)乙元素原子的最外層電子排布式為　　　　,其在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
(3)甲屬于　　　　區元素,乙屬于　　　　區元素。
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↑
↑
C
4s24p3
第4周期ⅤA族
p
p
周期
族
區
結構
元
素
周
期
表
最后填入電子的能級符號
周期性變化
價電子排布
核
外
電
子
排
布

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