核外電子排布與元素周期表

1、第二節(jié)原子結構與元素周期表,核外電子排布與元素周期表,第二課時,復習：基態(tài)原子的核外電子排布三大原則,能量最低原則：核外電子的排布要使整個原子的能量最低，以形成穩(wěn)定結構。泡利不相容原理：一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，并且這兩個電子的自旋方向必須相反。洪特規(guī)則： 對于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時，應盡可能的分占不同的軌道并且自旋方向相同。洪特規(guī)則的特例：對于能量相同的軌道(同一電子亞層)，當電子排布處于全滿

2、（s2、p6、d10、f14）、半滿（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、d0、f0）時比較穩(wěn)定，整個體系的能量最低。,鮑林近似能級圖,,科學探究,1.元素周期表共有幾個周期？每個周期各有多少中元素？寫出每一周期開頭第一個元素和結尾元素的最外層電子排布通式。為什么第一周期結尾元素的電子排布跟其他周期不同？,2.元素周期表共有多少個縱列？周期表上元素的“外圍電子排布”簡稱“價電子層”，這是由于這些能級上的電子數(shù)可在化學反應中發(fā)生變

3、化。每個縱列的價電子層的電子數(shù)是否相等？,知識回顧：元素周期表的結構,七橫十八縱，橫行叫周期共有七周期，三四分長短，第七不完全；縱行叫做族共有十六族（七主七副一八一零），八族最特殊三行為一族。,[交流研討]請根據(jù)1~36號元素原子的電子排布，參照鮑林近似能級圖，嘗試分析原子中電子排布與元素周期表中周期劃分的內在聯(lián)系。,1.周期的劃分與什么有關？2.每一周期中所能容納的元素種數(shù)與什么有關？3.周期序數(shù)與什么有關？,展示電子排布的周

4、期表,一、核外電子排布與周期的劃分,1）除第一周期外, 各周期均以填充 s 軌道的元素開始, 并以填充滿p 軌道的元素告終.（第一周期除外）,,,,,,,2）周期元素數(shù)目=相應能級組中原子軌道所 能容納的電子總數(shù),3）元素所在周期的判斷：周期數(shù)=電子層數(shù)（n）,[練習]書寫20號鈣原子、24號鉻原子、29號銅原子和35號溴原子的價電子排布。,Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5

5、,[討論]分析元素周期表回答：1.主族元素原子的價電子排布與過渡元素原子的價電子排布有什么區(qū)別？2.同一主族元素原子的價電子排布有什么特點？主族序數(shù)與什么有關？3.同一族過渡元素原子的價電子排布有什么特點？其族序數(shù)與什么有關？,寫出堿金屬元素基態(tài)原子的電子排布,3,二,1s22s1或[He]2s1,11,三,1s22s22p63s1或[Ne]3s1,19,四,1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1,37,五,1

6、s22s22p63s23p63d104s24p65s1或[Kr]5s1,55,六,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1或[Xe]6s1,,結論：,1、同族原子最外層電子排布一般相同2、1、2縱行電子排在S亞層:nS1、nS2 3～12縱行電子排在d亞層上： （n—1）d1nS2～（n—1）d10nS2 13—18縱行電子排在P亞層上： nS2nP1

7、～nS2nP6,各族元素原子的價電子排布,1）外圍電子結構一般相同,2）元素所在族的判斷：,①主族元素：主族序數(shù)=外圍電子數(shù)=最外層電子數(shù),②副族元素：以外圍（n-1）d+ns的電子總數(shù)判斷,A、電子總數(shù)為3~7，ⅢB~ⅦBB、電子總數(shù)為8~10，ⅧC、電子總數(shù)為11~12，ⅠB和ⅡB,二、核外電子排布與族的劃分,規(guī)律:由元素的價電子結構判斷.1.nsX n 周期 XA

8、 族 （1S2為 0族） 2.ns2npX n 周期 (2+X)A 族 （=8為0族）3.(n-1)dXnsY n 周期(X+Y)B 族 (X+Y≤7) X+Y>7時為n 周期VIII族4.(n-1)d10nsX n 周

9、期XB 族,練習:寫出下列價電子結構所對應的周期表的位置 A. 4s24p5 B. 3d54s1 C. 4d105s2 D. 5s1 E. 3d74s2 F. 6s26p6

10、 G. 1s2,核外電子排布與區(qū)的劃分,,1S2,1S2,按照電子排布，可把周期表的元素劃分為5個區(qū)：s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、p區(qū)、f區(qū)。,,劃分區(qū)的依據(jù)是什么？ s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、p區(qū)分別有幾個縱列？,【想一想】,依據(jù)外圍電子的排布特征，看最后一個電子填充的軌道類型。,最后1個電子填充在 軌道上，價電子的構型是 或 ，位于周期表的 側，包括 和 族，它們都是 ，容易失去電子形成  或

11、 價離子。,s區(qū)元素,ns,ns1,ns2,左,ⅠA,ⅡA,活潑金屬,+1,+2,最后1個電子填充在 軌道上，價電子構型是 ，位于周期表 側， 包括 族元素。大部分為 元素。,,,,,p區(qū)元素,np,ns2np1～6,右,ⅢA～ⅦA、零族,非金屬,s區(qū)和p區(qū)的共同特點是：最后1個電子都排布在 ，除零族外，最外層電子的總數(shù)等于該元素的 。除零族外，s區(qū)和p區(qū)的元素都

12、是主族元素。,最外層,族序數(shù),它們的價層電子構型是 ，最后1個電子基本都是填充在 軌道上，位于長周期的中部。這些元素都是 ，常有可變化合價，為過渡元素。它包括 族元素。,d區(qū)元素,(n－1)d1～9ns2,(n－1)d,金屬,ⅢB～Ⅷ,價層電子構型是 ，即次外層d軌道是 的，最外層軌道上有1～2個電子。它們既不同于s區(qū)，也不同于d區(qū)，稱為ds區(qū)，它包括

13、 族，處于周期表d區(qū)和p區(qū)之間。它們都是 ，也屬過渡元素。,ds區(qū)元素,(n－1)d10ns1～2,充滿,ⅠB和ⅡB,金屬,最后1個電子填充在f軌道上，價電子構型是：（n－2）f 0～14ns2,或(n – 2)f 0～14、(n－1)d 0～2ns2，它包括鑭系和錒系元素（各有14種元素）。,f區(qū)元素,ⅠA、ⅡA族,ⅢA～零族,ⅢB～Ⅷ族,ⅠB、ⅡB族,鑭系和錒系,ns1、ns2,ns2np1～6,(n－1)d1～9n

14、s2,(n－1)d10ns1～2,（n－2）f0～14ns2,各區(qū)元素特點：,活潑金屬,大多為非金屬,過渡元素,過渡元素,小結,過渡元素,[例題]某元素原子共有3個價電子，其中一個價電子的四個量子數(shù)為n＝3， l＝2， m＝2， ms＝+1/2。試回答：（1）寫出該元素原子核外電子排布式。（2）指出該元素的原子序數(shù)，在周期表中所處的分區(qū)、周期數(shù)和族序數(shù)，是金屬還是非金屬以及最高正化合價。,答案: 核外電子排布式為1s22s2

15、2p63s23p63d14s2原子序數(shù)為21, 處于周期表中的d區(qū)第4周期 ⅢB族，是金屬元素，最高正價為＋3.,三.核外電子排布與原子半徑,1.原子半徑的概念 假定原子是一個實心球體,用統(tǒng)計方法測定的半徑.2.原子半徑的測定常用法: 固體密度(d)--1摩爾原子的體積(Vm)--一個原子體積(V)—按球的體積公式求半徑(r)練習1:寫出求半徑的一般公式.練習題:已知:金屬銅的密度d=8.9g.cm-3,

16、求銅原子的半徑.,原子半徑的幾種形式(見書P17圖1-2-9),(1)共價半徑. 按分子中兩原子核間距離是兩原子的半徑和進行測定的數(shù)據(jù).(常用數(shù)據(jù))(2)金屬半徑 由金屬晶體中原子之間最短距離計算而得.(3)范得華半徑 由分子晶體中原子之間最短距離計算而得.由圖可知:一般有下列關系: 范得華半徑>金屬半徑>共價半徑,【分析圖1-2-10主族元素的原子半徑變化

17、示意圖】1.觀察同一周期元素原子半徑的變化.2.觀察同一主族元素原子半徑的變化.,1.同一周期主族元素原子半徑從左到右逐漸變小,而且減小的趨勢越來越弱。這是因為每增加一個電子，核電荷相應增加一個正電荷，正電荷數(shù)增大，對外層電子的吸引力增大，使外層的電子更靠近原子核，所以同一周期除了稀有氣體外原子半徑是逐漸減小的。但由于增加的電子都在同一層，電子之間也產生了相互排斥，就使得核電荷對電子的吸引力有所減弱。所以半徑變化的趨勢越

18、來越小,歸納小結,2.同一主族元素原子半徑從上而下逐漸變大。這是因為每增加一個電子層，就使得核電荷對外層的電子的吸引力變小，而距離增加得更大，所以導致核對外層電子的吸引作用處于次要地位，原子半徑當然逐漸變大。,B,練習1. 以下說法中正確的是（ ）A、玻爾的原子軌道模型可以解釋大多數(shù)原子的線狀光譜的形成原因。B、線狀光譜特征譜線對應的光的頻率與原子中能級之間的能量差可表示為hμ=|Ej-Ei|C、氫原子的1s電子云是平

19、面圓形，其中的每一個小黑點代表一個電子。D、在s軌道上運動的所有電子的能量是相同的。,2. 下列離子中，半徑最大的是（ ）A、O2- B、S2- C、Mg2+ D、Cl-,B,3. 下列有關多電子原子的敘述中，正確的是（ ）A. 在一個多電子原子中，不可能有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子B. 在一個多電子原子中，不可能有兩個能量相同的電子C. 在一個多電子原子中，N層上的電子能量肯定比M層上的電子能量高D.

20、 某一多電子原子的3p亞層上僅有兩個電子，它們必然自旋相反,A,作業(yè)：A、B、C、D是短周期元素，A元素的最高價氧化物的水化物與它的氣態(tài)氫化物反應得到離子化合物，1mol該化合物含有42mol電子，B原子的最外層電子排布式為nsnnp2n。C、D兩原子的最外層電子數(shù)分別是內層電子數(shù)的一半。C元素是植物生長的營養(yǎng)元素之一。試寫出：（1）A、B元素形成的酸酐的化學式 。（2）D元素的單質與水反應的化學方程式