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第一章
第二节 原子结构与元素的性质
0
第1课时：原子结构与元素周期表
元素的发现时间轴
联合国教科文组织总干事阿祖莱说：“化学元素周期表不仅仅是对宇宙中所有已知原子进行排序的列表，它本质上是帮助我们更好地了解我们周围世界的一个窗口。”
元素周期律元素的性质随着原子序数递增发生现周期性的重复。
1869年，门捷列夫的第一张元素周期表
原子序数是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号。
1913年，英国物理学家莫塞莱
原子序数即原子核电荷数
元素周期律元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1) 元素周期律：
元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律
(2) 元素周期系：
元素按其原子核电荷数递增排列的序列称元素周期系
原子序数＝核电荷数＝质子数=核外电子数
原子结构与元素周期表
(3) 元素周期表
呈现元素周期系的表格
元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
原子结构与元素周期表
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
(3) 元素周期表
呈现元素周期系的表格
原子结构与元素周期表
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
三张有重要历史意义的周期表
特征
短式周期表
①从第四周期开始每个周期结成两段
②第1~7族分主副，第八族称过渡元素（铁、钴、镍等“三素组”）
门捷列夫短式周期表
（1869年）
配位化学鼻祖维尔纳
特长式周期表
维尔纳特长式周期表
（1905年）
各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置。
它确定了前五个周期的元素种类
每个周期一行，
同族元素上下对齐。
Be、Mg的位置与现今周期表不同
(2\8\8\18\18)
玻尔元素周期表
（1922年）
把21～28、39～46等元素用 框起
方框
认识到
框内元素的原子新增加的电子是填入_____________的
内层轨道
他已经用原子结构解释元素周期系
确定了第六周期为_______种元素
说明
32
镧系元素基态原子有4f 电子
2.构造原理与元素周期表
(1)构造原理与价层电子排布：
要求：写出1~36号元素基态原子的电子排布式及价层电子排布式。
原子结构与元素周期表
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
原子结构与元素周期表
2.构造原理与元素周期表
(1)构造原理与价层电子排布：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p
能级组之间能量相差较大，
能级组之内能量相差很小
能级组
能量相近的合并成一组
共七个能级组，也就形成了7个周期 。
ns→(n-2)f→(n-1)d →np
周期 序数 电子 层数 价层电子 填入的能级 电子数 元素
种数
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
构造原理得出的核外电子排布
解释
元素周期系的基本结构
每周期的元素种数
＝
以填充ns(碱金属)开始、填满np（稀有气体）结束递增的核电荷数（或电子数）(第1周期除外）
2
2+6=8
2+6=8
2+10+6=18
2+14+10
+6=32
(2)原子核外电子排布与元素周期表
① 能级组与元素的周期特点和种类
原子结构与元素周期表
2.构造原理与元素周期表
②能级组与元素周期表：
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
s
p
f
d
s
s
p
s
d
p
f
s
d
p
d
s
p
p
s
若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f 分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表：
【思考与讨论】如何将其变成书末的元素周期表？
(2)原子核外电子排布与元素周期表
原子结构与元素周期表
2.构造原理与元素周期表
p
d
s
s
p
s
d
p
s
d
p
d
s
p
p
s
s
f
f
若将p段与p段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将1s2与p段末端对齐，则得到书末的元素周期表
能级组与元素周期表：
(1)除短周期外,其他周期均有18种元素 (　 　)
(2)每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束。( )
(3)元素周期表有7个横行，即7个周期;有18个纵列，即18个族。 (　　)
(4)价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素 (　　)
(5)次外层全充满而最外层有不成对电子的元素一定是主族元素 (　 　)
(6)主族元素的原子价电子层排布都含s，但都不含d (　　)
　　
√ 　　
课堂练习1：判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
× 　　
× 　　
× 　　
× 　　
× 　　
课堂练习2：下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述中,正确的是(　　)
A.原子价电子排布为ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.基态原子最外电子层的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C.原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族
D.基态原子N能层上只有1个电子的元素一定是主族元素
B
再探元素周期表
(1) 元素周期表共有几个周期？每个周期有多少种元素？
【探究】P21
为什么第一周期结尾元素的电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？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等
元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？
7 个
2，8，8，18，18，32，32
只有一个电子层，能级只有1s能级
18列
Ⅰ~ⅦA族、Ⅰ~ⅦB 和Ⅷ、0族
构造原理与元素周期表
原子核外电子排布与族的关系
ⅠA 原子 序数 周期 基态原子的电子排布 价层电子
排布
锂 3 二
钠 11 三
钾 19 四
铷 37 五
铯 55 六
2s1
6s1
4s1
5s1
3s1
ⅡA 原子 序数 周期 基态原子的电子排布 价层电子
排布
铍 4 二
镁 12 三
钙 20 四
锶 38 五
钡 56 六
2s2
6s2
4s2
5s2
3s2
第ⅠA族：
价层电子排布通式
第ⅡA族：
（n=周期序数=电子层数）
ns1
ns2
[He]2s1
[Ne]3s1
[Ar]4s1
[Kr]5s1
[Xe]6s1
[He]2s2
[Ne]3s2
[Ar]4s2
[Kr]5s2
[Xe]6s2
构造原理与元素周期表
主族序数=价层电子数
构造原理与元素周期表
原子核外电子排布与族的关系
主族：ns1→ns2np5，且主族序数=最外层电子数=价层电子数
0族：He为1s2，其他为ns2np6
主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价电子构型
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
构造原理与元素周期表
原子核外电子排布与族的关系
副族序数 ⅢB ～VB VIB ⅦB
价电子构型
Ⅷ ⅠB ⅡB
(n-1)d1-3ns2
(n-1)d5ns1
(n-1)d5ns2
(n-1)d6~8ns1~2
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
ⅢB ～ⅦB族和第Ⅷ族:
(n-1)d1-8ns1-2
ⅠB 、ⅡB族:
(镧系、锕系除外)
(n-1)d10ns1-2
(Pd：4d10除外)
副族
[(n-1)d轨道为全充满状态]
副族最外层电数都是 1~2（Pd除外），全都是金属元素。
再探元素周期表
【探究】P21
(2)元素周期表共有多少列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等
元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？
18列
ns1~2
ns2np1~6
(n－1)d1~10ns1~2
相等（除0族中的He）
构造原理与元素周期表
【讨论】
(1) 为什么副族元素又称为过渡元素？
从金属元素过渡到非金属元素的中间元素
过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
写出它们的价层电子排布通式。
(n－1)d1~10ns1~2 (除镧系和锕系）
构造原理与元素周期表
第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数
元素周期表的结构
总结：
7个周期
(7个横行)
短周期
第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别是 ：____、_____、_____ 、_____ 。
第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别是：____、_____、_____。
长周期：
2
8
8
18
18
32
32
个数 元素周期表中有___个纵列，共有____个族 特点 主族元素的族序数＝_____________ 分类 主族 共有___个，包括第____________________________________族
副族 共有___个，包括第ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族
Ⅷ族 包括第__________三个纵列
0族 占据元素周期表的第___纵列，最外层电子数为__(He为2)
18
16
最外层电子数
7
ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA
7
8、9、10
18
8
元素周期表的结构
总结：
s
p
ds
d
f
f
电子填充的最后一个能级是s能级
电子填充的最后一个能级是d能级
电子填充的最后一个能级是p能级
电子填充的最后一个能级是 f 能级
构造原理与元素周期表
(2) 按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
s区
d区
ds区
p区
s区、d区、ds区、 p区分别有几个列？
【讨论】
s区有2列，d区有8列，ds区有2列、 p区有6列。
构造原理与元素周期表
s区
d区
ds区
p区
为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素？
【讨论】
s区元素的价层电子排布通式为nsl~2，d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~9ns1-2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
构造原理与元素周期表
课堂练习1：下列说法错误的是（ ）
A. s区元素的原子价电子层排布都是s结尾
B. d区元素的原子价电子层排布都是ds结尾
C. ds元素的原子价电子层排布都是ds结尾
D. p区元素的原子价电子层排布都是sp结尾
E. F. 过渡元素的原子价电子层排布都是ds结尾
G. ds区元素的原子d轨道一定全满
B D F
课堂练习2：下列说法正确的是( @56@ )。
A.所有金属元素都分布在 d 区和 ds 区
B.最外层电子数为2的元素都分布在 s 区
C.元素周期表中第 ⅢB 族到第 ⅡB 族10个纵行的元素都是金属元素
D. s 区均为金属元素
C
【讨论】
(3) 为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内
处于非金属与金属分界线上的元素：既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性
构造原理与元素周期表
处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
由于元素价电子层结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的。同周期元素由左向右非金属逐渐增强，金属性逐渐减弱；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。结果使元素周期表右上角区域主要呈现非金属性。
【讨论】
(4) 在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗 此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理
构造原理与元素周期表
Cr的价层电子排布式为3d54s1，Cu的价层电子排布式为3d104s1，不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构）
此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理
119号元素的基态原子最外层电子排布为为8s1
第八周期应有50种元素
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
7s1
8s1
1s1
119
8s
→5g
→6f
→7d
→8p
2+18+14+10+6=50
8s
→5g
→6f
→7d
→8p
构造原理与元素周期表
【讨论】
(5) 预言119号元素基态原子最外层电子排布，并预测第八周期有多少种元素
下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？
（课本29页第9题）
（1）1s22s22p63s23p5
（2）[Kr]4d105s25p2
（3）[Ar]3d34s2
（4）[Ar]3d104s1
（5）[Ar]4s1
主族
主族
副族
主族
副族
第三周期第ⅦA族
p区
第五周期第ⅣA族
p区
第四周期第ⅤB族
d区
第四周期第ⅠB族
ds区
第四周期第ⅠA族
s区
构造原理与元素周期表
某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的。
如：锂和镁：在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物
处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性（注意化合价不同）
【思考与讨论】P22
b.在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100
1.锂和镁的相似性
a.锂与镁的沸点较为接近：
对角线规则
c. 能直接与氮气反应：
1.锂和镁的相似性
d. 锂和镁的氢氧化物加热分解：
生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
Li2O、H2O和MgO、H2O。
e. 在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：
只有锂盐是难溶于水的，
相应的镁盐也难溶于水。
对角线规则
2. 铍和铝的相似性
2）都可与酸、碱反应放出氢气：
3）铍在浓硝酸中也发生钝化
1）二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高
对角线规则
4）氧化物和氢氧化物都具有两性：
既能溶于强酸又能溶于强碱溶液
Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，
Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O
Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，
Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O
2. 铍和铝的相似性
5）BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
对角线规则
3. 硼和硅的相似性
1. 自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
2. B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：
2B＋2KOH＋2H2O = 2KBO2＋3H2↑，
Si＋2KOH＋H2O= K2SiO3＋2H2↑
对角线规则
课堂练习：仔细观察如图,回答下列问题:
(1)B的原子结构示意图为　　　　　,B元素位于元素周期表的第　　周期 族。
(2)铍的最高价氧化物对应的水化物是　　　化合物(填“酸性”“碱性”或“两性”),证明这一结论的有关离子方程式是　　　　　　 　　 。
二
ⅢA
两性
Be(OH)2+2OH-=BeO22-+2H2O
Be(OH)2+2H+=Be2++2H2O
(3)根据周期律知识,硼酸酸性比碳酸　　,理由是　　　　　　　　　　。
(4)根据Mg在空气中的燃烧情况,Li在空气中燃烧生成的产物为　　 　 (用化学式表示)。
弱
硼的非金属性比碳弱
Li2O、Li3N
类比：Mg在空气中与O2、CO2、N2反应得MgO、Mg3N2
原子结构与元素周期表
元素周期表、元素周期系、元素周期律
构造原理与元素周期表
对角线规则
原子序数
元素性质随着__________递增发生周期性的重复
元素按原子__________递增排列的序列
核电荷数
呈现元素周期系的表格
元素周期系只有一个，
元素周期表多种多样。
周期序数=基态原子的能层数
某些主族元素与其右下方的主族元素
有些性质是相似的。
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
Ⅰ A-ⅦA：族序数 = 价层电子数
族序数
课堂小结
THANKS
谢谢聆听

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