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第二節　原子結構與元素的性質
第1課時　原子結構與元素周期表
德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫(1834-1907)是俄羅斯偉大的化學家，自然科學基本定律化學元素周期表的創始人。
1869年3月2日，門捷列夫經過苦苦思索，驚喜地發現，當所有的已知元素按相對原子質量遞增的順序排列起來，并且性質相似元素依一定的間隔出現。世界上第一章元素周期表出現了。
1.知道元素周期表中分區、周期和族的元素原子核外電子排布特征。
2.了解元素周期表的應用價值。
1.通過認識原子結構及價層電子排布與元素在周期表中的位置，建立原子核外電子排布規律與周期表中周期、族、分區劃分的周期性變化規律的深層關聯。（宏觀辨識與微觀探析）
2.通過對元素周期表發展史的了解,認識科學家對元素周期表經歷的探索過程。（科學態度與社會責任）
3.通過對構造原理與元素周期表分區關系的分析,了解元素周期表是微觀上原子核外電子排布的宏觀表達方式。（宏觀辨識與微觀探析）
體會課堂探究的樂趣，
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元素的發現時間軸
聯合國教科文組織總干事阿祖萊說：“化學元素周期表不僅僅是對宇宙中所有已知原子進行排序的列表，它本質上是幫助我們更好地了解我們周圍世界的一個窗口。”
元素周期律元素的性質隨著原子序數遞增發生現周期性的重復。
1869年，門捷列夫的第一張元素周期表
原子序數是按相對原子質量從小到大的順序將元素排列起來，得到一個元素序列，并從最輕的元素氫開始進行編號。
1913年，英國物理學家莫塞萊
原子序數即原子核電荷數
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。
一、原子的結構與元素周期表
（一）元素周期律、元素周期系和元素周期表
1.元素周期律
（1）定義：元素的性質隨原子的核電荷數遞增發生周期性遞變，這一規律叫做元素周期律
（2）實質：元素性質的周期性變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結果。
2.元素周期系
定義：元素按其原子核電荷數遞增排列的序列稱為元素周期系。
這個序列中的元素性質隨著核電荷數的遞增發生周期性的重復。
3.元素周期表
（1）含義：元素周期表是呈現元素周期系的表格。
（2）元素周期系與元素周期表的關系：
（3）元素周期系只有一個,元素周期表多種多樣。第一張元素周期表是由門捷列夫制作的。
門捷列夫周期表
短式周期表
三張有重要歷史意義的周期表
特征：從第四周期開始每個周期結成兩段。
族分I～VIII和0族
維爾納的特長式周期表
… … …
H … He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo … Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Nd Pr … … Sm Eu Gd Tb Ho Er Tm Yb … … Ta W … Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi … … …
… Ra Laα Th … … … … … U … … … … Ac … … … … … … … … … … … … Pbα Biα Teα … …
1905年，配位化學鼻祖維爾納制做了一張周期表稱為特長式周期表，每個周期一行，各族元素、過渡元素、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對齊，維爾納的周期表與現在的周期表相似，但也有差異。比如沒有確定鑭系和錒系的元素種類，Be、Mg的位置與現今周期表不同。
三張有重要歷史意義的周期表
波爾元素周期表
1922年，玻爾也繪制了一張元素周期表，玻爾已經開始用原子結構來解釋元素周期系
三張有重要歷史意義的周期表
形形色色的元素周期表
思考
1.如何從原子結構角度解釋周期元素種數？
周期 序數 價層電子 填入的能級 電子數 元素
種數
1
2
3
4
5
6
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
每周期的元素種數
＝
除第一周期外，以ns開始、np結束遞增的核電荷數（或電子數）
（二）構造原理與元素周期表
周期序數=基態原子的能層數
周期 IA 族元素 0族元素 原子序數 電子排布式 原子序數 電子排布式
一
二
三
四
五
六
1
3
11
19
37
55
1s1
[He] 2s1
[Ne] 3s1
[Ar] 4s1
[Kr]5s1
[Xe]6s1
2
10
18
36
54
86
1s2
1s2 2s2 2p6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d104s24p6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d104s24p6 4d105s25p6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d104s24p6 4d105s25p64f145d106s26p6
隨著元素原子核電荷數遞增，每到出現堿金屬，就開始建立一個新的周期，并開始新的能層，隨后最外層上的電子數逐漸增多，最后達到8個電子，以稀有氣體結束，形成一個完整的周期。
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p
能級組之間能量相差較大，
能級組之內能量相差很小
能級組
能量相近的合并成一組
共七個能級組，也就形成了7個周期 。
ns→(n-2)f→(n-1)d →np
再探元素周期表
(1)元素周期表共有幾個周期？每個周期有多少種元素？
為什么第一周期結尾元素的電子排布跟同族的其他周期元素的不同？
(2)元素周期表共有多少列？元素周期表可分為哪些族？
7 個
2，8，8，18，18，32，32
只有一個電子層，能級只有1s能級
18列
Ⅰ~ⅦA族、Ⅰ~ⅦB 和Ⅷ、0族
主族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
價電子排布
2.原子核外電子排布與族的關系
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
①主族元素
主族序數=最外層電子數=價層電子數
ns1~2或ns2np1~5
② 0族元素
各族元素價電子的排布特點:
He為1s2，其他為ns2np6
③過渡元素
（以第四周期為例）
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：
價層電子數= 副族序數
第Ⅷ族族序數=該族第1列元素的價層電子數
ⅠB-ⅡB：
副族序數 =
最外層電子數
（n-1）d1~10 ns1~2
鈀為4d10除外
【討論】
(1) 為什么副族元素又稱為過渡元素？
從金屬元素過渡到非金屬元素的中間元素
(2)過渡元素價層電子數跟它們的族序數有什么關系？
ⅢB-ⅦB：族序數 = 價層電子數
ⅠB-ⅡB：族序數 = 最外層電子數
寫出它們的價層電子排布通式。
(n－1)d1~10ns1~2 (除鑭系和錒系）
第Ⅷ族有3列元素，其族序數等于該族的第1列元素的價層電子數
3.原子核外電子排布與分區的關系
s區
ns1~2
p區
ns2np1~6
d區
（n-1）d1~9 ns1~2
鈀為4d10除外
ds區
(n-1)d10ns1~2
f區 (n-2)f0~14(n-2)d0~2ns2
f區
以最后填入的電子的能級符號作為該區的符號。
He例外
s區
d區
ds區
p區
（1）s區、d區、ds區、 p區分別有幾個列？
【討論】
s區有2列，d區有8列，ds區有2列、 p區有6列。
（2）為什么s區(H除外)、d區、ds區的元素都是金屬元素？
最外層電子數為1～2個( 始終不超過2 )，即為ns1-2（Pd例外），容易失去電子（H除外）
（3）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
(4) Cr和Cu的價層電子排布符合構造原理么？還有哪些不符合？
不符合；Cr的價層電子排布式為3d54s1，Cu的價層電子排布式為3d104s1，不符合構造原理(它們的3d軌道達到半充滿或全充滿結構，是一種能量較低的穩定結構）
(5) 預言119號元素基態原子最外層電子排布，并預測第八周期有多少種元素。
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基態原子電子排布均不符合構造原理
第八周期應有50種元素
2+18+14+10+6=50
8s
→5g
→6f
→7d
→8p
1.原子的電子排布與周期的劃分
2.原子的電子排布與族的劃分
主族元素：族序數=原子的最外層電子數=價電子數
副族元素：大多數族序數=（n-1)d+ns的電子數=價電子數
3.原子的電子構型和元素的分區
周期序數=能層數
5個區：s區、d區、ds區、p區、f區
1.下列關于原子核外電子排布與元素在周期表中位置關系的敘述中,正確的是(　　)
A.原子價電子排布為ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.基態原子最外電子層的p能級上有5個電子的元素一定是第ⅦA族元素
C.原子的價電子排布為(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族
D.基態原子N能層上只有1個電子的元素一定是主族元素
B
2.價層電子構型為3d104s1的元素在周期表中位于(　　)
A.第五周期第ⅠB族
B.第五周期第ⅡB族
C.第四周期第ⅦB族
D.第四周期第ⅠB族
D
3.已知某元素基態原子的價電子排布為(n-1)dansb(a、b均為大于0的正整數),下列有關說法正確的是(　　)
A.該元素一定位于元素周期表中的d區
B.該元素一定位于元素周期表中的ds區
C.該元素的族序數為a+b
D.該元素一定為金屬元素
D
4.下列各組元素都屬于p區的是(　　)
A.原子序數為1、2、7的元素
B.O、S、P
C.Fe、Ar、Cl
D.Na、Li、Mg
B
5.指出下列元素是主族元素還是副族元素,及其在元素周期表中的位置。
(1)1s22s22p63s2是　　　族元素,位于周期表中第　　周期第　　　族,
屬于　　　區元素。
(2)[Kr]4d105s25p2是　　　族元素,位于周期表中第　　　周期第　　族,屬于　　　區元素。
(3)[Ar]3d14s2是　　　族元素,位于周期表中第　　周期第　　　族,
屬于　　　區元素。
(4)[Ar]3d104s1是　　　族元素,位于周期表中第　　周期第　　　族,
屬于　　　區元素。
主
三
ⅡA
s
主
五
ⅣA
p
副
四
ⅢB
d
副
四
ⅠB
ds

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