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(共22张PPT)
核外电子排布与元素周期表
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。
请观察元素周期表的轮廓图，分析讨论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？
鲍林
不同能级组之间的能量差较大，
同一能级组内能级之间的能量差较小
能量
1s
2p
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4f
2s
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价电子
进一步研究表明通常只有最外能级组的电子才有可能参与化学反应，最外层能级组中那些有可能参与化学反应的电子成为价电子。
【问题】请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，归纳主族元素和过渡元素的价电子层分别有什么特点？
主族元素的价层电子就是最外层电子
过渡元素的价层电子包括最外层的s电子，次外层的d电子对于镧系、锕系还包括倒数第三层的f电子
一、核外电子排布与周期的划分
请根据1~36号元素原子的电子排布，参照鲍林近似能级图，尝试分析原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系。
①第一能层只有1s能级，1条轨道总共能容纳2个电子，它只包含2种元素
②第二、三周期用到了ns、np（n=2、3）两个能级，4条轨道，总共能容纳8个电子，故二、三周期总共8种元素
③第四、五周期用到了ns、(n-1)d、np（n=4、5）三个能级，9条轨道，总共容纳18个电子，故四、五周期总共18种元素
③第六、七周期用到了ns、 (n-2)f、(n-1)d、np（n=6、7）四个能级，16条轨道，总共容纳32个电子，故六、七周期总共32种元素
（1）结合构造原理，说明每个周期里的元素数与元素的原子结构有何关联？
能量
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2s
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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
每个周期中的元素数等于相应能级组合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）全部轨道所能容纳的电子总数。
（2）在问题（1）的基础上，你发现元素的周期序数与元素的原子结构有何关系？
元素的周期序数等于其基态原子的能层数（Pd除外）
从电子排布式看，若价层电子能级为ns、np，则该元素位于第n周期。
（3）下图怎样变为书末的元素周期表？移动过程中的主要依据是什么？
将图中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐，d区与d区上下对齐，
第六、第七周期的f区与f区的上下对齐，并将它们单列为两行放在主表的下方（即镧系和锕系），将1s2的He移到第一行最右侧，即可得到书末的周期表。
这样做的主要依据是最后一个电子填入的能级相同，且同一纵列元素的价电子数相同，这样排列有利于研究同族元素的相似性与递变性。
二、核外电子排布与族的划分
请仔细观察元素周期表中各族元素的价电子排布情况，思考核外电子排布与族之间有什么内在联系。
（4）观察书后的周期表，元素周期表共有多少列？各列的价电子数各为多少？主族元素的价电子数与其族序数有何关系？
元素周期表共18列，最左侧第1列价电子数为1，从第1列到第12列，价电子数从1增加到12，从第13列到第18列，价电子数从3增加到8。
主族元素的价电子数等于其主族序数。
（5）从构造原理和价电子的角度看，为何长周期比短周期多出的元素全部都是金属元素？
在4s、5s能级填满2个电子后，后续增加的电子优先填入3d、4d能级，这使得这些元素的最外层电子数始终不超过2（Pd除外）。
镧系、锕系则是优先填入4f、5f能级，这些元素的最外层电子数始终不超过2。
微观上看，它们的最外层电子数与主族典型金属元素相同，故它们宏观上表现出的也是金属的性质。
（6）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）
原子核外电子排布与族的关系
族 按族分类 价层电子排布式 价层电子数 特点
ⅠA 主族 ns1 1 族序数＝最外层电子数＝价层电子数
ⅡA ns2 2 ⅢA ns2np1 3 ⅣA ns2np2 4 ⅤA ns2np3 5 ⅥA ns2np4 6 ⅦA ns2np5 7 ⅢB 副族（镧系、锕系除外） （n－1）d1～10ns1～2 3 价层电子数＝族序数
ⅣB 4 ⅤB 5 ⅥB 6 ⅦB 7 ⅠB 11 （n－1）d轨道为全充满状态，族序数＝最外层ns轨道上的电子数
ⅡB 12 Ⅷ Ⅷ族 （n－1）d6～10ns0～2 8 Ⅷ族第1列元素的价电子数＝族序数
9 10 0 0族 1s2或ns2np6（n＞1） 2或8 为原子轨道全充满的稳定结构
按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表（第ⅠB族、第ⅡB族除外）分为s、p、d、f4个区，而第ⅠB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后填充ns能级而得名ds区。这5个区的位置关系如图所示。
分区 元素位置 价层电子排布式 元素种类及性质特点
s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2 原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属元素（H除外），为碱金属元素和碱土金属元素
p区 ⅢA～ⅦA族及0族 ns2np1～6（He除外） 原子的核外电子最后排布在np能级（He为s能级）上，为非金属元素和少数金属元素
d区 ⅢB～ⅦB族（镧系、锕系除外）以及Ⅷ族 （n－1）d1～9ns1～2（Pd除外） 为过渡金属元素，原子的核外电子最后排布在（n－1）d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB族、ⅡB族 （n－1）d10ns1～2 为过渡金属元素，核外电子先填满（n－1）d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成
f区 镧系和锕系 （n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似
各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别
原子序数 元素符号 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
请写出11-17号元素基态原子的简化电子排布式
对于Na、Mg、Al，它们在反应中可以失去最外层的电子，形成带1、2、3个正电荷的阳离子，故显+1、+2、+3价。
对于非金属元素，它们在反应中可以得到电子或者与其他原子共用电子。Si可以显+4或-4价，P可以显-3或+5价，S可以显-2或+6价，Cl可以显-1或+7价。
主族元素阳离子的最高正价 = 最外层电子数
非金属元素的最高正价 = 最外层电子数（除O、F外）
非金属元素的最低负价 = 最外层电子数- 8
（1）请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，主族元素、副族元素的族序数与价电子总数有怎样的关系？
对于主族元素，价层电子总数与主族序数相同。
对于副族元素，IIIB——VIIB族元素的价层电子总数与副族序数相同。
IB、IIB族元素的价层电子中s能级的电子数与副族序数相同。
（2）观察书后周期表所给的价电子排布式，除Cr、Cu外，你还发现了那些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm，这些元素的基态原子电子排布均不符合构造原理。
随着原子核核电荷数和核外电子数目的增多，原子核与电子、电子与电子之间的相互作用更加复杂，其表现在电子排布上就时产生了若干“特例”，但是本质“整个原子能量最低”这点未变。
（3）如果第八周期元素原子的核外电子排布遵循现有的填充规则，预言第八周期共有多少种元素？电子填入了哪些能级？
第八周期应有50种元素。
按照构造原理，电子依次填入的能级有8s、5g、6f、7d、8p，分别填入
2、18、14、10、6个电子。故第八周期总共能容纳50个电子，应有50种元素。

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