核外电子排布与元素周期表

第二节原子结构与元素周期表 核外电子排布与元素周期表 第二课时 复习 基态原子的核外电子排布三大原则 能量最低原则 核外电子的排布要使整个原子的能量最低 以形成稳定结构 泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子 并且这两个电子的自旋方向必须相反 洪特规则 对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 应尽可能的分占不同的轨道并且自旋方向相同 洪特规则的特例 对于能量相同的轨道 同一电子亚层 当电子排布处于全满 s2 p6 d10 f14 半满 s1 p3 d5 f7 全空 s0 p0 d0 f0 时比较稳定 整个体系的能量最低 鲍林近似能级图 科学探究 1 元素周期表共有几个周期 每个周期各有多少中元素 写出每一周期开头第一个元素和结尾元素的最外层电子排布通式 为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同 2 元素周期表共有多少个纵列 周期表上元素的 外围电子排布 简称 价电子层 这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化 每个纵列的价电子层的电子数是否相等 知识回顾 元素周期表的结构 七横十八纵 横行叫周期共有七周期 三四分长短 第七不完全 纵行叫做族共有十六族 七主七副一八一零 八族最特殊三行为一族 交流研讨 请根据1 36号元素原子的电子排布 参照鲍林近似能级图 尝试分析原子中电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系 1 周期的划分与什么有关 2 每一周期中所能容纳的元素种数与什么有关 3 周期序数与什么有关 展示电子排布的周期表 一 核外电子排布与周期的划分 1 除第一周期外 各周期均以填充s轨道的元素开始 并以填充满p轨道的元素告终 第一周期除外 2 周期元素数目 相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数 3 元素所在周期的判断 周期数 电子层数 n 练习 书写20号钙原子 24号铬原子 29号铜原子和35号溴原子的价电子排布 Ca4s2Cr3d54s1Cu3d104s1Br4s24p5 讨论 分析元素周期表回答 1 主族元素原子的价电子排布与过渡元素原子的价电子排布有什么区别 2 同一主族元素原子的价电子排布有什么特点 主族序数与什么有关 3 同一族过渡元素原子的价电子排布有什么特点 其族序数与什么有关 写出碱金属元素基态原子的电子排布 3 二 1s22s1或 He 2s1 11 三 1s22s22p63s1或 Ne 3s1 19 四 1s22s22p63s23p64s1或 Ar 4s1 37 五 1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或 Kr 5s1 55 六 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1或 Xe 6s1 结论 1 同族原子最外层电子排布一般相同2 1 2纵行电子排在S亚层 nS1 nS23 12纵行电子排在d亚层上 n 1 d1nS2 n 1 d10nS213 18纵行电子排在P亚层上 nS2nP1 nS2nP6 各族元素原子的价电子排布 1 外围电子结构一般相同 2 元素所在族的判断 主族元素 主族序数 外围电子数 最外层电子数 副族元素 以外围 n 1 d ns的电子总数判断 A 电子总数为3 7 B BB 电子总数为8 10 C 电子总数为11 12 B和 B 二 核外电子排布与族的划分 规律 由元素的价电子结构判断 1 nsXn周期XA族 1S2为0族 2 ns2npXn周期 2 X A族 8为0族 3 n 1 dXnsYn周期 X Y B族 X Y 7 X Y 7时为n周期VIII族4 n 1 d10nsXn周期XB族 练习 写出下列价电子结构所对应的周期表的位置A 4s24p5B 3d54s1C 4d105s2D 5s1E 3d74s2F 6s26p6G 1s2 核外电子排布与区的划分 1S2 1S2 按照电子排布 可把周期表的元素划分为5个区 s区 d区 ds区 p区 f区 划分区的依据是什么 s区 d区 ds区 p区分别有几个纵列 想一想 依据外围电子的排布特征 看最后一个电子填充的轨道类型 最后1个电子填充在轨道上 价电子的构型是或 位于周期表的侧 包括和族 它们都是 容易失去电子形成或价离子 s区元素 ns ns1 ns2 左 A A 活泼金属 1 2 最后1个电子填充在轨道上 价电子构型是 位于周期表侧 包括族元素 大部分为元素 p区元素 np ns2np1 6 右 A A 零族 非金属 s区和p区的共同特点是 最后1个电子都排布在 除零族外 最外层电子的总数等于该元素的 除零族外 s区和p区的元素都是主族元素 最外层 族序数 它们的价层电子构型是 最后1个电子基本都是填充在轨道上 位于长周期的中部 这些元素都是 常有可变化合价 为过渡元素 它包括族元素 d区元素 n 1 d1 9ns2 n 1 d 金属 B 价层电子构型是 即次外层d轨道是的 最外层轨道上有1 2个电子 它们既不同于s区 也不同于d区 称为ds区 它包括族 处于周期表d区和p区之间 它们都是 也属过渡元素 ds区元素 n 1 d10ns1 2 充满 B和 B 金属 最后1个电子填充在f轨道上 价电子构型是 n 2 f0 14ns2 或 n 2 f0 14 n 1 d0 2ns2 它包括镧系和锕系元素 各有14种元素 f区元素 A A族 A 零族 B 族 B B族 镧系和锕系 ns1 ns2 ns2np1 6 n 1 d1 9ns2 n 1 d10ns1 2 n 2 f0 14ns2 各区元素特点 活泼金属 大多为非金属 过渡元素 过渡元素 小结 过渡元素 例题 某元素原子共有3个价电子 其中一个价电子的四个量子数为n 3 l 2 m 2 ms 1 2 试回答 1 写出该元素原子核外电子排布式 2 指出该元素的原子序数 在周期表中所处的分区 周期数和族序数 是金属还是非金属以及最高正化合价 答案 核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2原子序数为21 处于周期表中的d区第4周期 B族 是金属元素 最高正价为 3 三 核外电子排布与原子半径 1 原子半径的概念假定原子是一个实心球体 用统计方法测定的半径 2 原子半径的测定常用法 固体密度 d 1摩尔原子的体积 Vm 一个原子体积 V 按球的体积公式求半径 r 练习1 写出求半径的一般公式 练习题 已知 金属铜的密度d 8 9g cm 3 求铜原子的半径 原子半径的几种形式 见书P17图1 2 9 1 共价半径 按分子中两原子核间距离是两原子的半径和进行测定的数据 常用数据 2 金属半径由金属晶体中原子之间最短距离计算而得 3 范得华半径由分子晶体中原子之间最短距离计算而得 由图可知 一般有下列关系 范得华半径 金属半径 共价半径 分析图1 2 10主族元素的原子半径变化示意图 1 观察同一周期元素原子半径的变化 2 观察同一主族元素原子半径的变化 1 同一周期主族元素原子半径从左到右逐渐变小 而且减小的趋势越来越弱 这是因为每增加一个电子 核电荷相应增加一个正电荷 正电荷数增大 对外层电子的吸引力增大 使外层的电子更靠近原子核 所以同一周期除了稀有气体外原子半径是逐渐减小的 但由于增加的电子都在同一层 电子之间也产生了相互排斥 就使得核电荷对电子的吸引力有所减弱 所以半径变化的趋势越来越小 归纳小结 2 同一主族元素原子半径从上而下逐渐变大 这是因为每增加一个电子层 就使得核电荷对外层的电子的吸引力变小 而距离增加得更大 所以导致核对外层电子的吸引作用处于次要地位 原子半径当然逐渐变大 B 练习1 以下说法中正确的是 A 玻尔的原子轨道模型可以解释大多数原子的线状光谱的形成原因 B 线状光谱特征谱线对应的光的频率与原子中能级之间的能量差可表示为h Ej Ei C 氢原子的1s电子云是平面圆形 其中的每一个小黑点代表一个电子 D 在s轨道上运动的所有电子的能量是相同的 2 下列离子中 半径最大的是 A O2 B S2 C Mg2 D Cl B 3 下列有关多电子原子的叙述中 正确的是 A 在一个多电子原子中 不可能有两个运动状态完全相同的电子B 在一个多电子原子中 不可能有两个能量相同的电子C 在一个多电子原子中 N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高D 某一多电子原子的3p亚层上仅有两个电子 它们必然自旋相反 A 作业 A B C D是短周期元素 A元素的最高价氧化物的水化物与它的气态氢化物反应得到离子化合物 1mol