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(共22張PPT)
核外電子排布與元素周期表
1.通過了解原子結(jié)構(gòu)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(qū)、周期和族的劃分依據(jù)；
2.能夠根據(jù)價電子排布式推斷元素在周期表中的位置。
請觀察元素周期表的輪廓圖，分析討論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(nèi)在聯(lián)系？
鮑林
不同能級組之間的能量差較大，
同一能級組內(nèi)能級之間的能量差較小
能量
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價電子
進一步研究表明通常只有最外能級組的電子才有可能參與化學反應，最外層能級組中那些有可能參與化學反應的電子成為價電子。
【問題】請查閱書末元素周期表中的價層電子排布，歸納主族元素和過渡元素的價電子層分別有什么特點？
主族元素的價層電子就是最外層電子
過渡元素的價層電子包括最外層的s電子，次外層的d電子對于鑭系、錒系還包括倒數(shù)第三層的f電子
一、核外電子排布與周期的劃分
請根據(jù)1~36號元素原子的電子排布，參照鮑林近似能級圖，嘗試分析原子核外電子排布與元素周期表中周期劃分的內(nèi)在聯(lián)系。
①第一能層只有1s能級，1條軌道總共能容納2個電子，它只包含2種元素
②第二、三周期用到了ns、np（n=2、3）兩個能級，4條軌道，總共能容納8個電子，故二、三周期總共8種元素
③第四、五周期用到了ns、(n-1)d、np（n=4、5）三個能級，9條軌道，總共容納18個電子，故四、五周期總共18種元素
③第六、七周期用到了ns、 (n-2)f、(n-1)d、np（n=6、7）四個能級，16條軌道，總共容納32個電子，故六、七周期總共32種元素
（1）結(jié)合構(gòu)造原理，說明每個周期里的元素數(shù)與元素的原子結(jié)構(gòu)有何關聯(lián)？
能量
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第1周期
第5周期
第4周期
第3周期
第2周期
第7周期
第6周期
每個周期中的元素數(shù)等于相應能級組合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）全部軌道所能容納的電子總數(shù)。
（2）在問題（1）的基礎上，你發(fā)現(xiàn)元素的周期序數(shù)與元素的原子結(jié)構(gòu)有何關系？
元素的周期序數(shù)等于其基態(tài)原子的能層數(shù)（Pd除外）
從電子排布式看，若價層電子能級為ns、np，則該元素位于第n周期。
（3）下圖怎樣變?yōu)闀┑脑刂芷诒恚恳苿舆^程中的主要依據(jù)是什么？
將圖中第二到第七周期的所有p區(qū)與p區(qū)上下對齊，d區(qū)與d區(qū)上下對齊，
第六、第七周期的f區(qū)與f區(qū)的上下對齊，并將它們單列為兩行放在主表的下方（即鑭系和錒系），將1s2的He移到第一行最右側(cè)，即可得到書末的周期表。
這樣做的主要依據(jù)是最后一個電子填入的能級相同，且同一縱列元素的價電子數(shù)相同，這樣排列有利于研究同族元素的相似性與遞變性。
二、核外電子排布與族的劃分
請仔細觀察元素周期表中各族元素的價電子排布情況，思考核外電子排布與族之間有什么內(nèi)在聯(lián)系。
（4）觀察書后的周期表，元素周期表共有多少列？各列的價電子數(shù)各為多少？主族元素的價電子數(shù)與其族序數(shù)有何關系？
元素周期表共18列，最左側(cè)第1列價電子數(shù)為1，從第1列到第12列，價電子數(shù)從1增加到12，從第13列到第18列，價電子數(shù)從3增加到8。
主族元素的價電子數(shù)等于其主族序數(shù)。
（5）從構(gòu)造原理和價電子的角度看，為何長周期比短周期多出的元素全部都是金屬元素？
在4s、5s能級填滿2個電子后，后續(xù)增加的電子優(yōu)先填入3d、4d能級，這使得這些元素的最外層電子數(shù)始終不超過2（Pd除外）。
鑭系、錒系則是優(yōu)先填入4f、5f能級，這些元素的最外層電子數(shù)始終不超過2。
微觀上看，它們的最外層電子數(shù)與主族典型金屬元素相同，故它們宏觀上表現(xiàn)出的也是金屬的性質(zhì)。
（6）為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素價電子數(shù)跟它們的族序數(shù)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(qū)域，因此又稱過渡元素。
過渡元素價電子數(shù)與它們族序數(shù)的關系是：
①第IIIB族到第VIIB族元素的價電子數(shù)等于它們的族序數(shù)
②第VIII族有3列元素，該族的第1列元素的價電子數(shù)等于其族序數(shù)
③第IB、IIB族的最外層電子數(shù)等于它們的族序數(shù)
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）
原子核外電子排布與族的關系
族 按族分類 價層電子排布式 價層電子數(shù) 特點
ⅠA 主族 ns1 1 族序數(shù)＝最外層電子數(shù)＝價層電子數(shù)
ⅡA ns2 2 ⅢA ns2np1 3 ⅣA ns2np2 4 ⅤA ns2np3 5 ⅥA ns2np4 6 ⅦA ns2np5 7 ⅢB 副族（鑭系、錒系除外） （n－1）d1～10ns1～2 3 價層電子數(shù)＝族序數(shù)
ⅣB 4 ⅤB 5 ⅥB 6 ⅦB 7 ⅠB 11 （n－1）d軌道為全充滿狀態(tài)，族序數(shù)＝最外層ns軌道上的電子數(shù)
ⅡB 12 Ⅷ Ⅷ族 （n－1）d6～10ns0～2 8 Ⅷ族第1列元素的價電子數(shù)＝族序數(shù)
9 10 0 0族 1s2或ns2np6（n＞1） 2或8 為原子軌道全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
按核外電子排布式中最后填入電子的能級符號可將元素周期表（第ⅠB族、第ⅡB族除外）分為s、p、d、f4個區(qū)，而第ⅠB族、第ⅡB族的元素原子的核外電子因先填滿了（n－1）d能級而后填充ns能級而得名ds區(qū)。這5個區(qū)的位置關系如圖所示。
分區(qū) 元素位置 價層電子排布式 元素種類及性質(zhì)特點
s區(qū) ⅠA族、ⅡA族 ns1～2 原子的核外電子最后排布在ns能級上，屬于活潑金屬元素（H除外），為堿金屬元素和堿土金屬元素
p區(qū) ⅢA～ⅦA族及0族 ns2np1～6（He除外） 原子的核外電子最后排布在np能級（He為s能級）上，為非金屬元素和少數(shù)金屬元素
d區(qū) ⅢB～ⅦB族（鑭系、錒系除外）以及Ⅷ族 （n－1）d1～9ns1～2（Pd除外） 為過渡金屬元素，原子的核外電子最后排布在（n－1）d能級上，d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成
ds區(qū) ⅠB族、ⅡB族 （n－1）d10ns1～2 為過渡金屬元素，核外電子先填滿（n－1）d能級而后再填充ns能級，由于d軌道已填滿電子，因此d軌道一般不參與化學鍵的形成
f區(qū) 鑭系和錒系 （n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2 鑭系元素化學性質(zhì)相似；錒系元素化學性質(zhì)相似
各區(qū)元素原子的價層電子排布、元素的位置及類別
原子序數(shù) 元素符號 排布式
11 Na
12 Mg
13 Al
14 Si
15 P
16 S
17 Cl
[Ne]3s1
[Ne]3s23p2
[Ne]3s23p3
[Ne]3s23p4
[Ne]3s23p5
[Ne]3s23p1
[Ne]3s2
請寫出11-17號元素基態(tài)原子的簡化電子排布式
對于Na、Mg、Al，它們在反應中可以失去最外層的電子，形成帶1、2、3個正電荷的陽離子，故顯+1、+2、+3價。
對于非金屬元素，它們在反應中可以得到電子或者與其他原子共用電子。Si可以顯+4或-4價，P可以顯-3或+5價，S可以顯-2或+6價，Cl可以顯-1或+7價。
主族元素陽離子的最高正價 = 最外層電子數(shù)
非金屬元素的最高正價 = 最外層電子數(shù)（除O、F外）
非金屬元素的最低負價 = 最外層電子數(shù)- 8
（1）請查閱書末元素周期表中的價層電子排布，主族元素、副族元素的族序數(shù)與價電子總數(shù)有怎樣的關系？
對于主族元素，價層電子總數(shù)與主族序數(shù)相同。
對于副族元素，IIIB——VIIB族元素的價層電子總數(shù)與副族序數(shù)相同。
IB、IIB族元素的價層電子中s能級的電子數(shù)與副族序數(shù)相同。
（2）觀察書后周期表所給的價電子排布式，除Cr、Cu外，你還發(fā)現(xiàn)了那些元素的基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理？
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm，這些元素的基態(tài)原子電子排布均不符合構(gòu)造原理。
隨著原子核核電荷數(shù)和核外電子數(shù)目的增多，原子核與電子、電子與電子之間的相互作用更加復雜，其表現(xiàn)在電子排布上就時產(chǎn)生了若干“特例”，但是本質(zhì)“整個原子能量最低”這點未變。
（3）如果第八周期元素原子的核外電子排布遵循現(xiàn)有的填充規(guī)則，預言第八周期共有多少種元素？電子填入了哪些能級？
第八周期應有50種元素。
按照構(gòu)造原理，電子依次填入的能級有8s、5g、6f、7d、8p，分別填入
2、18、14、10、6個電子。故第八周期總共能容納50個電子，應有50種元素。

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