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第2节 原子结构与元素周期表 课时2
1.通过了解原子结构及价电子排布与元素在周期表中位置的关系,认识元素在周期表中分区、周期和族的划分依据；
2.能够根据价电子排布式推断元素在周期表中的位置。
观察 · 思考
观察 · 思考
元素周期表是化学元素周期律的具体表现形式。它是随着人们对元素周期律认识的深化而逐步建立的。化学家绘制了各式各样的周期形式，如右图。
那么，原子的核外电子排布与元素周期表中周期、族的划分有什么内在联系？
图1 有趣的周期形式
二、核外电子排布与元素周期表
基态原子的电子排布式和轨道表示式
元素符号 原子序数 电子排布式 轨道表示式
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
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
基态原子的电子排布式和轨道表示式
元素符号 原子序数 电子排布式 轨道表示式
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、核外电子排布与元素周期表
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
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↓↑
↑
↓↑
↑
↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↓↑
↓↑
↑
↑
↓↑
↑
↑
↑
随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈周期性的变化:每隔一定数目的元素,元素原子的最外层电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。
1.核外电子排布与周期的划分
鲍林(L.Pauling)
化学家鲍林基于大量光谱实验数据及近似的理论计算，将能量相近的原子轨道归为一组，由此得到的7个能级组与元素周期表中的7个周期相对应的鲍林近似能级图。
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
周期序数=电子层数
图1-2-4 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序
据鲍林近似能级图,第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n-1)d,共有9个原子轨道,最多容纳18个电子,对应两周期中各有18种元素;而第6周期所含的能级除ns、np、(n-1)d外,还有(n-2)f能级,故多出7个原子轨道,可多填充14个电子,对应多出14种元素,共32种元素。
思考与交流
在元素周期表中,同属长周期的4、5、6周期所包含的元素种类数分别为18、18、32,为什么
归纳
周期 价电子排布 能级组 元素
种类
ⅠA族 0族 最外层最多 容纳电子数 1
2
3
4
5
6
7
每一周期元素原子的价电子排布和元素种树的关系
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
观察 · 思考
观察 · 思考
观察元素周期表中各族元素的价电子排布，思考核外电子排布与族的划分之间有什么内在联系。
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
同族元素原子的价电子数目一般相同
2.核外电子排布与族的划分
(1)各族核外电子排布的特点
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。
①主族元素
族序数=_________
价电子排布：ns1~2或________
价电子数
ns2np1~5
②稀有气体元素原子的价电子排布为1s2或________
ns2np6
ⅠB、ⅡB：根据ns轨道电子数划分
③过渡元素
价电子排布：_____________
(n-1)d1~10ns1~2
族序数
族序数=_________
价电子数
ⅢB~ⅦB：
思考与交流
若已知116号元素的价电子排布式为7s27p4，试判断该元素应位于周期表中的那个位置？
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
过渡元素
0
族
镧系元素
锕系元素
3.元素周期表的分区
元素周期表分为5个区，以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号。
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
s 区
p 区
ds 区
d 区
f 区
因其价电子排布为4d55s1,故应位于元素周期表中的d区。
不正确。s区元素有非金属元素H,其他均为金属元素;p区元素既包含金属元素,也包含非金属元素。
思考与交流
Ⅰ.某元素的价电子排布式为4d55s1,该元素位于周期表中的哪一区
Ⅱ.“s区元素都是金属元素,p区元素都是非金属元素”,该说法正确吗
(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外,元素的最高化合价等于它所在族的序数,如Sc、Ti、V、Cr、Mn的最高化合价分别为+3、+4、+5、+6、+7。
(2)一般来说,非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。
(3)稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。
(4)过渡元素的价电子较多且所在轨道的能量相差不大,因此过渡元素具有多种价态,如锰元素的化合价为+2~+7。
4.元素的化合价与核外电子排布的关系
元素的化合价与原子的核外电子排布尤其是价电子排布有着密切的关系。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素。(　　)
(2)d区元素的原子一定都有d轨道电子。(　　)
(3)基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素。(　　)
(4)元素周期表5个区中都有非金属元素。(　　)
(5)价电子数与最高化合价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价在数值上都等于该元素所属的族序数。(　　)
【练一练】
2.已知下列元素原子的最外层电子排布式,其中不一定能表示该元素为主族元素的是(　　)
A.3s23p3 B.4s2 C.4s24p1 D.3s23p5
B
3.下列说法中正确的是(　　)
A.s区、d区、ds区都是金属元素
B.p区都是主族元素
C.所有族中ⅢB族中元素种类最多
D.最外层电子数为2的元素都分布在s区
C
4.寻找优良的半导体材料,应在周期表的哪个位置寻找(　　)
A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区
B
5.甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道;乙元素原子的核电荷数为33。根据甲、乙两元素的信息,回答有关问题:
(1)甲的元素符号是　　　　;其原子的轨道表示式为　　　　　　　。
(2)乙元素原子的最外层电子排布式为　　　　,其在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
(3)甲属于　　　　区元素,乙属于　　　　区元素。
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↑
↑
C
4s24p3
第4周期ⅤA族
p
p
周期
族
区
结构
元
素
周
期
表
最后填入电子的能级符号
周期性变化
价电子排布
核
外
电
子
排
布

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