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第二节
原子结构与元素的性质
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
元素周期律
元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变
元素周期系
元素按其原子核电荷数递增排列的序列
元素周期表
呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样
三张有重要历史意义的周期表
门捷列夫
又称短式周期表；
从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素
重要特征：
维尔纳
维尔纳的特长式周期表
维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类。
波尔
把21～28、39～46等元素用方框框起，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。
二、构造原理与元素周期表
1.常把“构造原理”中能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”。
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
共七个能级组，也就形成了7个周期 。
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，其余均从ns开始，以np结束
2.原子核外电子排布与周期的关系
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
2
8
8
18
18
32
32
3.元素周期表的形成
若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：
怎样将上图变成书末的元素周期表？
① 将p段与p段对齐
② d段与d段对齐
③ f段单独列出
④ 将1s2与p段末端对齐
4.元素周期表的分区
①元素周期表按电子排布分为5个区：s 区、p 区、d 区、ds 区、f 区。
ns1～2
ns2np1～6
1s2
He:唯一没有p轨道的p区元素
(n－1)d1～9ns1～2
d区：d轨道不满
(钯除外)
ds区：d轨道全满
(n－1)d10ns1～2
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
f区
②各区元素特点
分区 元素分布 外围电子排布式 元素性质特点
s区
p区
d区
ds区
f区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素
ⅢA族～ⅦA族
0族
ns2np1～6
(n－1)d1～9ns1～2
ⅢB族～ⅦB族、
Ⅷ族
ⅠB族、ⅡB族
镧系、锕系
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
(n－1)d10ns1～2
过渡金属元素
镧系元素化学性质相近，
锕系元素化学性质相近
d轨道也不同程度地参与化学键的形成
最外层电子参与反应(稀有气体除外)
(钯除外)
③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
族 价层电子
排布通式
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
主族序数=价层电子数
③原子核外电子排布与族的关系
族 价层电子排布通式
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：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
5.再探元素周期表
（1）为什么元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内？
非金属元素的最外层电子数一般≥4，
其价电子构型一般为ns2np2~6，它们的最后一个电子填入的是某周期能级组合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）中最后的np轨道，故一定会在某周期中靠后（右）的位置出现。
（2）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价电子排布式通式。
副族元素处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此又称过渡元素。
过渡元素价电子数与它们族序数的关系是：
①第IIIB族到第VIIB族元素的价电子数等于它们的族序数
②第VIII族有3列元素，该族的第1列元素的价电子数等于其族序数
③第IB、IIB族的最外层电子数等于它们的族序数
过渡元素的价电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2（不考虑镧系锕系）
（3）按照核外电子排布，可把元素周期表划分分成5个区，如图所示。除ds区外，各区的名称来自按照构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区，p区分别有几列？为什么s区（除H）、d区和ds区的元素都是金属元素？
s区有2列，d区有8列，p区有6列。
s区元素的价电子排布通式为ns1~2，
d区元素的价电子排布通式为(n-1)d1~9ns1~2
ds区元素的价电子排布通式为(n-1)d10ns1~2
它们的最外层电子数均不超过2，在化学反应中容易失去电子，
所以这三个区的元素都是金属元素。
(4) 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？
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
6.对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的。
Al
Li
Be
Mg
Si
B
例如：锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物(Li2O和MgO)，而不是过氧化物
对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则,不是定理。
(1)锂和镁的相似性
①.锂与镁的沸点较为接近：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100
②.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O2 2Li2O
点燃
2Mg＋O2 2MgO
点燃
③.锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。
④.锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
⑤.锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
⑥.锂和镁的氟化物、碳酸盐和磷酸盐难溶于水。
(2)铍和铝的相似性
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.二者的单质、氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：
b. 二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。
d. BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
c. 常温下，铍在浓硝酸中也发生钝化。
2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑
Be＋2NaOH = Na2BeO2＋ H2↑
c. 硼烷(BH3)和硅烷(SiH4)的稳定性都比较差，且都易水解。
(3)硼和硅的相似性
a. 自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
b. B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：
Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑
2B＋2NaOH＋2H2O =2NaBO2＋3H2↑
d. 硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。
1.下列叙述中正确的是( )
A.除0族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素
所属的族序数
B.除短周期外，其他周期均有18种元素
C.副族元素中没有非金属元素
D.碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
C
2.外围电子排布为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轨道中有6个电子。试推断：
(1)M原子的电子排布式。
1s22s22p63s23p63d64s2　
(2)M原子的最外层电子数为多少？
2　
(3)M元素在周期表中的位置。
第四周期Ⅷ族
4.仔细观察下图，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。
二
ⅢA
(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
(2)铍的最高价氧化物的水化物是______(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物，证明这一结论的有关离子方程式是_______________________________________________________________。
两性
Be(OH)2＋2H＋ = Be2＋＋2H2O
Be(OH)2＋2OH－ = BeO22 － ＋ 2H2O

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