第1章第2节《原子结构与元素周期表》(鲁科版选修3)

1、第二节 原子结构与元素周期表一、基态原子的核外电子排布一、基态原子的核外电子排布1、电子、电子优先排布在能量低优先排布在能量低的电子层里，先排的电子层里，先排满满K层，再排层，再排L层。层。2、每个、每个电子层电子层最多容纳的电子数为最多容纳的电子数为2n2（n为为电子层数）。电子层数）。3、最外层电子数不超过最外层电子数不超过8个（个（K为为2个）个），次，次外层不超过外层不超过18个，倒数第三层不超过个，倒数第三层不超过32个。个。（一低四不超）（一低四不超）上述规律相互制约，相互联系上述规律相互制约，相互联系？内容回顾：内容回顾：1、原子核外空间由里向外划分为不同的电子层、原子核外空间由

2、里向外划分为不同的电子层2、同一电子层的电子也可以在不同的轨道上运动、同一电子层的电子也可以在不同的轨道上运动3、不同的轨道的能量不同、不同的轨道的能量不同电电 子子 层层 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 符符 号号 K L M N O P Q 最多电子数最多电子数 2 8 18 32 50 电电 子子 层层 一一 二二 三三 四四 五五 轨轨 道道 类类 型型 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5pn轨轨 道道 数数 1 4 9 16 25.n2最多电子数最多电子数 2 8 18 32 50.2n2 比较下列轨道能量的高低比较下列轨道能量的高低1.

3、ns np nd nf2. 1s 2s 3s 4s3. 2px 2py 2pz4. 3Px 2S5. 3d 4s ?1、原子核外电子的排布所遵循的原理：、原子核外电子的排布所遵循的原理：（1）、能量最低原理）、能量最低原理 电子先占据能量低的轨道，再依次电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道进入能量高的轨道一、基态原子的核外电子排布一、基态原子的核外电子排布 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 1、原子核外电子的排布所遵循的原理：、原子核外电子的排布所遵循的原理：一、基态原子的核外电子排布一、基态原子的核外电子排布 （2）、泡利不相容原理）、泡利不相容原理 每个轨道最多容纳两个自旋

4、状态不同的电子每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子【交流研讨】【交流研讨】C：最外层的：最外层的p能级上有三个规道能级上有三个规道可能写出的基态可能写出的基态C原子最外层原子最外层p能级上两个电子能级上两个电子的可能排布：的可能排布： 2p:2p: 2p:2p:2p2p： 1、原子核外电子的排布所遵循的原理：、原子核外电子的排布所遵循的原理：一、基态原子的核外电子排布一、基态原子的核外电子排布 （3）、洪特规则）、洪特规则 在能量相同的轨道上排布时，电子尽在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同可能分占不同的轨道，且自旋状态相同据此可表示核外电子排布：P11、P12

5、2、1936号元素的基态原子的核外电子排布号元素的基态原子的核外电子排布【活动探究【活动探究】 尝试写出尝试写出1936号元素号元素KKr的原子的核外电子排布式。的原子的核外电子排布式。 钾K：1s22s22p63s23p64s1； 钙Ca：1s22s22p63s23p64s2；铬Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；钴Co：1s22s22p63s23p63d74s2；铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p

6、5； 氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6 对于能量相同的轨道对于能量相同的轨道( (同一电子亚层同一电子亚层) )，当电子排布，当电子排布处于全满（处于全满（s s2 2、p p6 6、d d1010、f f1414）、半满（）、半满（s s1 1、p p3 3、d d5 5、f f7 7）、全空（）、全空（s s0 0、p p0 0、d d0 0、f f0 0）时比较稳定，整个体系）时比较稳定，整个体系的能量最低。的能量最低。 洪特规则的特例：洪特规则的特例：小结：基态原子的核外电子排布三大原则 u能量最低原则：u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。

7、u泡利不相容原理：u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。u洪特规则： u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。 小结：原子核外电子排布的表示方法 u电子排布式：u用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数；为了避免电子排布式过于繁琐，可以把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示。u如：Na:1Na:1s2 22 2s2 22 2p6 63 3s1 1 或 Na:Ne3Na:Ne3s1 1。u其中24Cr24Cr：1 1s2 22 2s2 22 2p6 63 3s2 23 3p6

8、63 3d5 54 4s1 1 和 u29Cu29Cu：1 1s2 22 2s2 22 2p6 63 3s2 23 3p6 63 3d10104 4s1 1符合洪特规则中的半满、全满状态。3、价电子：、价电子：过渡金属元素的价电子：过渡金属元素的价电子：与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子主族元素的价电子：最外层电子主族元素的价电子：最外层电子包括包括d能级和能级和s能级能级知识回顾：元素周期表的结构周期周期族族短周期（第一，二，三周期，短周期（第一，二，三周期，2，8，8）长周期（第四，五，六周期，长周期（第四，五，六周期，18，18，32）不完全

9、周期（第七周期，不完全周期（第七周期，26）主族（主族（A A，7个纵行）个纵行）副族（副族（ B B，7个纵行）个纵行）族（族（8，9，10纵行）纵行）零族零族展示电子排布的周期表展示电子排布的周期表 交流研讨交流研讨请根据请根据136号元素原子的电子排布，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。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？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？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？周期序数与

10、什么有关？二、二、1、核外电子排布与周期的划分、核外电子排布与周期的划分能级能级能级组数（周能级组数（周期数）期数）能级组内最多电子数能级组内最多电子数（周期中的元素数）（周期中的元素数）周期名称周期名称1s12短周期短周期2s,2p28短周期短周期3s,3p38短周期短周期4s,3d,4p418长周期长周期5s,4d,5p518长周期长周期6s,4f,5d,6p632长周期长周期7s,5f,6d,7p7(32)不完全周期不完全周期1）除第一周期外）除第一周期外, 各周期均以填充各周期均以填充 s 轨道轨道的元素开始的元素开始, 并以填充满并以填充满p 轨道的元素告终轨道的元素告终.（第一周期

11、除外）（第一周期除外） 1s1 1s22s1 2s22p63s1 3s23p64s1 4s24p65s1 5s25p66s1 6s26p6外围电子数有外围电子数有1 8个个2）周期元素数目）周期元素数目=相应能级组中原子轨道相应能级组中原子轨道所所 能容纳的电子总数能容纳的电子总数3）元素所在周期的判断：周期数）元素所在周期的判断：周期数=电子层数电子层数周期周期能级组能级组 能级组内原子轨能级组内原子轨道道 元素数目元素数目电子最大容电子最大容量量 1 1s 2 2 2 2s 2p 8 8 3 3s 3p 8 8 4 4s 3d 4p 18 18 5 5s 4d 5p 18 18 6 6s

12、4f 5d 6p 32 32 7 7s 5f 6d (未完未完) 26 (未完未完) 未满未满练习练习书写书写20号钙原子、号钙原子、24号铬原子、号铬原子、29号铜原号铜原子和子和35号溴原子的价电子排布。号溴原子的价电子排布。Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5讨论讨论1.主族元素原子的价电子排布与过渡元素原子的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？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？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？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

13、什么特点？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？其族序数与什么有关？1）外围电子结构相同）外围电子结构相同2）元素所在族的判断：）元素所在族的判断：主族元素：主族序数主族元素：主族序数=外围电子数外围电子数=最外层电子数最外层电子数副族元素：以外围（副族元素：以外围（n-1）d+ns的电子总数判断的电子总数判断A、电子总数为、电子总数为37，BBB、电子总数为、电子总数为810，C、电子总数为、电子总数为1112，B和和B2、核外电子排布与族的划分、核外电子排布与族的划分规律规律:由元素的价电子结构判断由元素的价电子结构判断.1.nsX n 周期周期 XA 族族 2.n

14、s2npX n 周期周期 (2+X)A 族族 3.(n-1)dXnsY n 周期周期(X+Y)B 族族 (X+Y7) X+Y7时为时为n 周期周期VIII族族4.(n-1)d10nsX n 周期周期XB 族族 练习练习:写出下列价电子结构所对应的周期表的位置写出下列价电子结构所对应的周期表的位置 A. 4s24p5 B. 3d54s1 C. 4d105s2 D. 5s1 E. 3d74s2 F. 6s26p6 G. 1s2选讲选讲周周期期元元素素数数目目外围电子排布外围电子排布AA B 族族21S11S28S12 2S22p1 52S22p618S123S23p1 53S23p618S12d1

15、94s23d104s124S24p1 54S24p632S124d195s24d105s125S25p1 55S25p632S124f1145d1105d106s126S26p1 56S26p6周周期期元元素素数数目目外围电子排布外围电子排布AA B 族族21S18S12 2S22p1 52S22p618S123S23p1 53S23p618S12d194s23d104s124S24p1 54S24p632S124d1-95s24d105s125S25p1 55S25p632S124f1145d1105d106s126S26p1 56S26p6 1S2周周期期元元素素数数目目外围电子排布外围电

16、子排布AA B 族族21S11S28S12 2S22p1 52S22p618S123S23p1 53S23p618S12d194s23d104s124S24p1 54S24p632S124d1-95s24d105s125S25p1 55S25p632S124f1145d1105d106s126S26p1 56S26p6周周期期元元素素数数目目外围电子排布外围电子排布AA B 族族21S11S28S12 2S22p1 52S22p618S123S23p1 53S23p618S12d194s23d104s124S24p1 54S24p632S124d19 5s24d105s125S25p1 55S

17、25p632S124f1145d1105d106s126S26p1 56S26p6周周期期元元素素数数目目外围电子排布外围电子排布AA B 族族21S18S12 2S22p1 52S22p618S123S23p1 53S23p618S12d194s23d104s124S24p1 54S24p632S124d1-95s24d105s125S25p1 55S25p632S125d1104f1145d106s126S26p1 56S26p6 1S2 按照电子排布，可把周期表的元素划按照电子排布，可把周期表的元素划分为分为5 5个区：个区：s s区、区、d d区、区、dsds区、区、p p区、区、f

18、f区。区。 划分区的依据是什么？划分区的依据是什么？ s区、区、d区、区、ds区、区、p区分别有几个纵列？区分别有几个纵列？【想一想【想一想】 依据外围电子的排布特征，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。看最后一个电子填充的轨道类型。 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在 轨道上，轨道上，价电子的构型是价电子的构型是 或或 ，位于，位于周期表的周期表的 侧，包括侧，包括 和和 族，它们都是族，它们都是 ，容，容易失去电子形成易失去电子形成 或或 价离子。价离子。 s s区元素区元素nsns1ns2左左AA活泼金属活泼金属+1+2 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在 轨轨

19、道上，价电子构型是道上，价电子构型是 ，位于周期表位于周期表 侧，侧， 包包括括 族元素。大族元素。大部分为部分为 元素。元素。p p区元素区元素npns2np16右右AA、零族、零族非金属非金属 s s区和区和p p区的共同特点是：区的共同特点是：最后最后1 1个电子都排布个电子都排布在在 ，除零族外，最外，除零族外，最外层电子的总数等于该元素层电子的总数等于该元素的的 。除零族外，。除零族外，s s区区和和p p区的元素都是主族元素。区的元素都是主族元素。最外层最外层族序数族序数 它们的价层电子构型它们的价层电子构型是是 ，最后，最后1 1个电个电子基本都是填充在子基本都是填充在 轨轨道上

20、，位于长周期的中部。这道上，位于长周期的中部。这些元素都是些元素都是 ，常有可变，常有可变化合价，为过渡元素。它包化合价，为过渡元素。它包括括 族元素。族元素。 d d区元素区元素(n1)d19ns2(n1)d 金属金属B 价层电子构型是价层电子构型是 ，即次外层即次外层d d轨道是轨道是 的，最外层的，最外层轨道上有轨道上有1 12 2个电子。它们既不个电子。它们既不同于同于s s区，也不同于区，也不同于d d区，称为区，称为dsds区，它包括区，它包括 族，处于周族，处于周期表期表d d区和区和p p区之间。它们都区之间。它们都是是 ，也属过渡元素。，也属过渡元素。 dsds区元素区元素(

21、n1)d10ns12充满充满B和和B金属金属 最后最后1 1个电子填充在个电子填充在f f轨轨道上，价电子构型是：道上，价电子构型是：（n n2 2）f f 0 01414n ns s2 2, ,或或( (n n 2)f 2)f 0 01414、( (n n1)d 1)d 0 02 2n ns s2 2，它包括，它包括镧系和锕系镧系和锕系元素（各有元素（各有1414种种元素）。元素）。f f区元素区元素包括元素包括元素价电子排布价电子排布元素分类元素分类s s区区p p区区d d区区dsds区区f f区区AA、AA族族AA零族零族BB族族BB、BB族族镧系和锕系镧系和锕系n ns s1 1、n

22、 ns s2 2n ns s2 2n np p1 16 6( (n n1)d1)d1 19 9n ns s2 2( (n n1)d1)d1010n ns s1 12 2（n n2 2）f f0 01414n ns s2 2各区元素特点：各区元素特点：活泼金属活泼金属大多为非金属大多为非金属过渡元素过渡元素过渡元素过渡元素小结小结过渡元素过渡元素例题例题某元素原子共有某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子个价电子，其中一个价电子的四个量子数为的四个量子数为n3， l2， m2， ms+1/2。试回答：试回答：（1）写出该元素原子核外电子排布式。）写出该元素原子核外电子排布式。（2）指出该元素的

23、原子序数，在周期表中所处的）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。最高正化合价。答案答案: 核外电子排布式为核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2原子序数为原子序数为21, 处于周期表中的处于周期表中的d区第区第4周期周期 B族，族，是金属元素，最高正价为是金属元素，最高正价为3.作业 1、教材第19页第4题、20页第8题； 2、看书复习巩固、预习。三.核外电子排布与原子半径1.原子半径的概念原子半径的概念 假定原子是一个实心球体假定原子是一个实心球体,用统计方法测定的半径用统

24、计方法测定的半径.2.原子半径的测定原子半径的测定常用法常用法: 固体密度固体密度(d)-1摩尔原子的体积摩尔原子的体积(Vm)-一个原子体积一个原子体积(V)按球的体积公式求半径按球的体积公式求半径(r)原子半径的几种形式(见书P17图1-2-9)(1)共价半径共价半径. 按分子中两原子核间距离是两原子的半径和进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行测定的数据.(常用数据常用数据)(2)金属半径金属半径 由金属晶体中原子之间最短距离计算而得由金属晶体中原子之间最短距离计算而得.(3)范德华半径范德华半径 由分子晶体中原子之间最短距离计算而得由分子晶体中原子之间最短距离计算而得

25、.由图可知由图可知:一般有下列关系一般有下列关系: 范得华半径范得华半径金属半径金属半径共价半径共价半径【分析图【分析图1-2-10主族元素的原子半径变化示意图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同一周期主族元素原子半径从左到右逐渐变小,而且减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 归纳小结归纳小结2.同一主族元素原子半径从上而下逐渐变小。同一主族元素原子半径从上而下逐渐变小。这是因为没增加一个电子层，就使得核电这是因为没增加一个电子层，就使得