第第2课时课时核外电子排布与元素周期表核外电子排布与元素周期表根据教材中根据教材中“鲍林近似能林近似能级图”可以得出可以得出(1)第一能第一能级对应第第_周期，原子的周期，原子的电子排布特点是子排布特点是_，该能能级组只含一个只含一个s轨道，至多能容道，至多能容纳_个个电子，子，该周期只有周期只有_元素。元素。(2)第二、三能第二、三能级组涉及涉及_轨道和道和_轨道，分道，分别对应二、二、三周期，最外三周期，最外层电子从子从_个逐个逐渐增加到增加到_个。个。这两个能两个能级组所容所容纳的的电子数分子数分别等于第等于第2、3周期所包含的周期所包含的_，这两个周期的元素种数恰好是原子两个周期的元素种数恰好是原子轨道数目道数目的的_倍。倍。笃学笃学一一核外电子排布与周期和族的划分核外电子排布与周期和族的划分1.一一1s122两种两种ps18元素种数元素种数两两(3)第四能第四能级组对应第第_周期周期(长周期周期)，从，从_号到号到_号共号共包含包含_种元素，其中种元素，其中过渡元素的原子中新增的渡元素的原子中新增的电子逐子逐渐填入填入_轨道。道。该能能级组所能容所能容纳的的电子数子数_第四周第四周期的元素种数，期的元素种数，该周期的元素种数也是原子周期的元素种数也是原子轨道数目的道数目的_。(4)依次依次类推，第五、六、七能推，第五、六、七能级组最多容最多容纳电子数分子数分别为_、_、_。若有第八能。若有第八能级组，则最多容最多容纳50个个电子。子。由此可由此可见，一个能，一个能级组最多所能容最多所能容纳的的电子数等于一个周子数等于一个周期所包含的元素种数。期所包含的元素种数。1936183d等于等于两倍两倍183232四四(1)族的划分与原子的族的划分与原子的_数和数和_密切相关。密切相关。同族元素的价同族元素的价电子数目相同。主族元素的价子数目相同。主族元素的价电子全都排布子全都排布在最外在最外层的的_或或_轨道上。尽管同族元素的道上。尽管同族元素的电子子层数从上到下逐数从上到下逐渐增加，但价增加，但价电子排布子排布_，并且主，并且主族元素所在族的序数等于族元素所在族的序数等于该族元素原子的族元素原子的_数。除数。除氦元素外，稀有气体元素原子的最氦元素外，稀有气体元素原子的最_层电子排布均子排布均为ns2np6。这种种_电子的子的结构是稀有气体元素原子具有构是稀有气体元素原子具有特殊特殊稳定性的内在原因。定性的内在原因。2价价电子子价价电子排布子排布nsnsnp完全相同完全相同价价电子子全充全充满外外(2)对于于过渡元素的原子，价渡元素的原子，价电子排布子排布为_。由此可以看出，。由此可以看出，虽然同一副族内不同然同一副族内不同元素原子的元素原子的电子子层数不同，价数不同，价电子排布却子排布却_相同，而相同，而且且BB族的价族的价电子的数目仍然与子的数目仍然与_相同。价相同。价电子排布子排布为(n1)d68ns2的三个族的三个族统称称为族。族。B和和B族族则是根据是根据ns轨道上是有一个道上是有一个还是两个是两个电子来划分的。子来划分的。(n1)d110ns12基本基本族数族数原子半径原子半径对原子来原子来说，其本身并没有一个截然分明的界面，因此也，其本身并没有一个截然分明的界面，因此也就不存在就不存在经典意典意义上的原子半径。通常所上的原子半径。通常所说的原子半径，的原子半径，是指指定化合物中两个相是指指定化合物中两个相邻原子的原子的_的一半。的一半。常常见的原子半径有三种：共价半径，由共价分子或原子晶的原子半径有三种：共价半径，由共价分子或原子晶体中的体中的_计算得出；金属半径，由算得出；金属半径，由_原原子之子之间的最短距离的最短距离计算得出；范德算得出；范德华半径，由半径，由_计算得出。算得出。笃学二笃学二核外电子排布与原子半径核外电子排布与原子半径1.平均核平均核间距离距离核核间距距金属晶体中金属晶体中分子晶体分子晶体中共价分子之中共价分子之间的最短距离的最短距离原子半径的影响因素原子半径的影响因素原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是_，另一个因素是，另一个因素是_。_，电子之子之间的排斥将使原子的半径增大；而的排斥将使原子的半径增大；而_越越大，核大，核对电子的引力也就越子的引力也就越_，将使原子的半径，将使原子的半径_。这两个因素两个因素综合的合的结果是使各种原子的半径果是使各种原子的半径发生周期性的生周期性的递变。2原子的原子的电子子层数数核核电荷数荷数原子的原子的电子子层越多越多核核电荷数荷数大大缩小小原子半径的周期性原子半径的周期性变化化(1)一般来一般来说，同周期中，除，同周期中，除_外，随着原子外，随着原子序数的增大，元素的原子半径自左至右逐序数的增大，元素的原子半径自左至右逐渐_。这是是因因为每增加一个每增加一个电子，原子核中相子，原子核中相应增加一个正增加一个正电荷。由荷。由于增加的于增加的电子分布在同一子分布在同一层上，所以增加的上，所以增加的电子子产生的生的电子子间的排斥作用的排斥作用_核核电荷增加荷增加导致的核致的核对外外层电子的子的吸引作用，有效核吸引作用，有效核电荷增加荷增加结果使原子半径逐果使原子半径逐渐减小。减小。3稀有气体元素稀有气体元素减小减小小于小于(2)对同主族元素的原子来同主族元素的原子来说，随着原子序数的逐，随着原子序数的逐渐增大，增大，原子半径自上而下逐原子半径自上而下逐渐_。这是因是因为电子子层的依次增的依次增加，使核加，使核电荷增加荷增加对电子所施加的影响子所施加的影响处于于_地位，地位，电子子间的排斥作用占了的排斥作用占了_地位。地位。(3)从从总的的变化化趋势来看，同一周期来看，同一周期(如第四周期如第四周期)的的过渡元渡元素，自左至右原子半径的减小幅度越来越小。素，自左至右原子半径的减小幅度越来越小。这是因是因为增增加的加的电子都分布在子都分布在_轨道上，它道上，它对外外层电子的排子的排斥作用与核斥作用与核电荷增加荷增加带来的核来的核对电子的有效吸引作用大致子的有效吸引作用大致相当，使有效核相当，使有效核电荷的荷的变化幅度不大。化幅度不大。增大增大次要次要主要主要(n1)d如何用最如何用最简单的的语言描述核外言描述核外电子排布与元素周期表子排布与元素周期表中周期和族的划分之中周期和族的划分之间的关系？的关系？提示提示(1)每周期第一种元素的最外每周期第一种元素的最外层电子的排布式子的排布式为ns1。每周期每周期结尾元素的最外尾元素的最外层电子排布式除子排布式除He为1s2外，其余外，其余为ns2np6。即最外。即最外层电子所在子所在轨道的主量子数道的主量子数n与其与其对应的的周期序数相等。周期序数相等。(2)族序数与价族序数与价电子数的关系子数的关系主族主族(AA)和副族和副族B、B的族序数原子最外的族序数原子最外层电子数。子数。【慎思慎思1】副族副族BB的族序数最外的族序数最外层(s)电子数次外子数次外层(d)电子数。子数。零族：最外零族：最外层电子数等于子数等于8或或2。族：最外族：最外层(s)电子数次外子数次外层(d)电子数。若之和分子数。若之和分别为8、9、10，则分分别是是族第族第1、2、3列。列。如何比如何比较微粒半径的大小？微粒半径的大小？提示提示(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小。同周期，从左到右，原子半径依次减小。(2)同主族，从上到下，原子或同价同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均依次增大。离子半径均依次增大。(3)阳离子半径小于阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如的原子半径，如r(Na)r(Na)，r(S)r(Cl)r(K)r(Ca2)。(5)不同价不同价态的同种元素的离子，核外的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如子多的半径大，如r(Fe2)r(Fe3)，r(Cu)r(Cu2)【慎思慎思2】在元素周期表中，同属在元素周期表中，同属长周期的周期的4、5、6周期所包含周期所包含的元素种的元素种类数分数分别为18、18、32，试解解释原因？原因？提示提示据据鲍林近似能林近似能级图，第，第4、5周期元素包含的能周期元素包含的能级为ns、np、(n1)d，共有，共有9个原子个原子轨道，最多容道，最多容纳18个个电子，子，对应两周期中各两周期中各18种元素；而第种元素；而第6周期元素能周期元素能级除除ns、np和和(n1)d外，外，还有有(n2)f，故多出，故多出7个原子个原子轨道，道，14个个电子，子，对应多出多出14种元素。种元素。【慎思慎思3】随着原子序数的随着原子序数的递增，元素原子的外增，元素原子的外围电子排布呈周期性子排布呈周期性的的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布子排布重复出重复出现从从ns1到到ns2np6的周期性的周期性变化。化。每个周期所含元素种数恰好是原子每个周期所含元素种数恰好是原子轨道数目的道数目的2倍，即从倍，即从第第1周期到第周期到第7周期所包含元素种数分周期所包含元素种数分别为2，8，8，18，18，32，第，第7周期周期为不完全周期。不完全周期。要点一要点一|核外电子排布与周期和族的划分核外电子排布与周期和族的划分12族的划分与原子的价族的划分与原子的价电子数目和价子数目和价电子排布密切相关。一子排布密切相关。一般来般来说，同族元素的价，同族元素的价电子数目相同。主族元素的价子数目相同。主族元素的价电子子全都排布在最外全都排布在最外层的的ns或或np轨道上。并且主族元素所在的道上。并且主族元素所在的族的序数等于族的序数等于该元素原子的价元素原子的价电子数。除氦元素外，稀有子数。除氦元素外，稀有气体元素原子的最外气体元素原子的最外层电子排布均子排布均为ns2np6。这种全充种全充满电子的子的结构是稀有气体元素原子具有特殊构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原定性的内在原因。因。根据元素原子外根据元素原子外围电子排布的特征，可将元素周期表分成子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域；五个区域；s区包含区包含A、A两族元素，除两族元素，除氢元素外，其余都是活元素外，其余都是活泼的的金属元素；金属元素；3p区包含区包含AA和和0族元素，除族元素，除氢元素外，所有的非金元素外，所有的非金属元素都在属元素都在p区；区；d区包含区包含BB和和族族ds区包含区包含B和和B族，族，d区和区和ds区全是金属元素；区全是金属元素；f区包含区包含镧系和系和锕系。系。特别提醒特别提醒：元素的位置与原子：元素的位置与原子结构的关系；构的关系；周期序数由周期序数由该元素原子中元素原子中电子的最大主量子数决定；子的最大主量子数决定；族序数由族序数由该元素原子的价元素原子的价电子数决定；子数决定；所在区由所在区由该元素原子价元素原子价电子子对应的角量子数决定。的角量子数决定。【例例1】已知某元素已知某元素3价离子的价离子的电子排布式子排布式为：1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是元素在周期表中的位置是()。A第三周期第三周期族族B第三周期第三周期B族族C第四周期第四周期族族D第四周期第四周期B族族解析解析3价离子的核外有价离子的核外有23个个电子，子，则原子核外有原子核外有26个个电子，子，26号元素是号元素是铁，位于第四周期，位于第四周期族。族。答案答案C由由电子排布式来推断元素子排布式来推断元素时有有这样的的规律：最外律：最外层np能能级上有上有电子的一定是主族子的一定是主族(或或0族族)元素，其内元素，其内层已已饱和，和，n为周期序数，最外周期序数，最外层电子数即子数即为主族序数；主族序数；若最外若最外层只有只有ns能能级上有上有电子，价子，价电子排布子排布为(n1)d110ns12，则为过渡元素。渡元素。【体验体验1】(1)写出写出该元素原子核外元素原子核外电子排布式。子排布式。(2)指出指出该元素的原子序数，在周期表中所元素的原子序数，在周期表中所处的分区、周期的分区、周期数和族序数，是金属数和族序数，是金属还是非金属以及最高正化合价。是非金属以及最高正化合价。解析解析本本题关关键是根据量子数推出价是根据量子数推出价电子排布，由此即可子排布，由此即可写出核外写出核外电子排布式及回答子排布式及回答问题，由一个价，由一个价电子的量子数子的量子数可知，可知，该电子子为3d电子，子，则其他两个其他两个电子必子必为4s电子子(因因为E3dE4s，所以价，所以价电子排布子排布为3d14s2，核外，核外电子排布式子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。从而知原子序数。从而知原子序数为21，处于周期表于周期表中的中的d区第区第4周期周期B族，是金属元素，最高正价族，是金属元素，最高正价为3。)答案答案核外核外电子排布式子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2原子序数原子序数为21，处于周期表中的于周期表中的d区第区第4周期周期B族，是金族，是金属元素，最高正价属元素，最高正价为3。影响因素影响因素：核：核对外外层电子的吸引作用使原子半径减小；子的吸引作用使原子半径减小；电子子间的排斥作用使原子半径增大。的排斥作用使原子半径增大。变化规律变化规律：同一周期从左到右，增加同一周期从左到右，增加电子子产生的生的电子子间的排斥作用小的排斥作用小于核于核电荷数增加荷数增加导致的核致的核对外外层电子的吸引作用，使原子子的吸引作用，使原子半径逐半径逐渐减小。减小。同一主族自上到下，核同一主族自上到下，核电荷数增加荷数增加对外外层电子的吸引作用子的吸引作用小于增加小于增加电子子间的排斥作用，使原子半径逐的排斥作用，使原子半径逐渐增大。增大。要点二要点二|核外电子排布与原子半径核外电子排布与原子半径12归纳总结归纳总结：原子半径的：原子半径的变化化规律律(1)同一周期随原子序数的增加原子半径逐同一周期随原子序数的增加原子半径逐渐减小。减小。(2)同一主族中一般是随原子序数的增加，原子半径逐同一主族中一般是随原子序数的增加，原子半径逐渐增增大。大。(3)电子子层结构相同的微粒，核构相同的微粒，核电荷数越大，其微粒半径越荷数越大，其微粒半径越小。小。(4)同一元素的原子半径，大于其阳离子半径，小于其阴离同一元素的原子半径，大于其阳离子半径，小于其阴离子半径。子半径。如比如比较Ca2和和Cl先看先看电子子层数，若相同；再看核数，若相同；再看核电荷数：荷数：Ca2Cl，因此半径大小，因此半径大小为(Cl)(Ca2)。判断半径大小并判断半径大小并说明原因：明原因：(1)Sr与与Ba(2)Ca与与Sc(3)Ni与与Cu(4)S2与与S(5)Na与与Al3(6)Sn2与与Pb2(7)Fe2与与Fe3解析解析依据依据“要点二要点二”提供的提供的规律一一作出判断。律一一作出判断。【例例2】答案答案(1)BaSr同族元素，同族元素，Ba比比Sr多一个多一个电子子层；(2)CaSc同周期元素，同周期元素，Sc核核电荷数多；荷数多；(3)CuNi同周期元素，同周期元素，Cu次外次外层为18电子，屏蔽作用子，屏蔽作用大，有效核大，有效核电荷数小，外荷数小，外层电子受到的引力小；子受到的引力小；(4)S2S同一元素，同一元素，电子数越多，半径越大；子数越多，半径越大；(5)NaAl3同一周期元素，同一周期元素，Al3核核电荷数大；荷数大；(6)Pb2Sn2同一族元素的离子，正同一族元素的离子，正电荷数相同，但荷数相同，但Pb2比比Sn2多一多一电子子层；(7)Fe2Fe3同一元素离子，同一元素离子，电子越少，正子越少，正电荷数越高，荷数越高，则半径越小。半径越小。在中学要求的范畴内可按在中学要求的范畴内可按“三看三看”规律来比律来比较微粒半微粒半径的大小。径的大小。“一看一看”电子子层数：当数：当电子子层数不同数不同时，电子子层越多，越多，半径越大。半径越大。“二看二看”核核电荷数：当荷数：当电子子层数相同数相同时，核，核电荷数越荷数越大，半径越小。大，半径越小。“三看三看”核外核外电子数：当子数：当电子子层数和核数和核电荷数均相同荷数均相同时，核外，核外电子数越多，半径越大。子数越多，半径越大。【体验体验2】下列元素原子半径依次增大的是下列元素原子半径依次增大的是()。AC、N、O、FBMg、Al、Si、SCB、Be、Mg、NaDMg、Na、K、Ca解析解析在元素周期表中，同一周期从左至右原子半径逐在元素周期表中，同一周期从左至右原子半径逐渐减小，同一主族从上至下原子半径逐减小，同一主族从上至下原子半径逐渐增大。增大。答案答案C【体验体验3】具有相同具有相同电子子层结构的三种微粒构的三种微粒An、Bn、C，下，下列分析正确的是列分析正确的是()。A原子序数的关系是原子序数的关系是CBAB微粒半径的关系是微粒半径的关系是BnAnCC一定是稀有气体元素的一种原子一定是稀有气体元素的一种原子D原子半径的关系是原子半径的关系是ACCB；又据；又据“阴前阳下，径小序大阴前阳下，径小序大”的的规律可知，离子半径的关系律可知，离子半径的关系为AnBn。可。可选B。答案答案BC【案例案例】比比较元素金属性或非金属性元素金属性或非金属性强强弱的方法。弱的方法。答案答案(1)元素金属性元素金属性强强弱的弱的实验标志志与水或酸反与水或酸反应置置换出出氢的的难易：金属易：金属单质与水或酸与水或酸(非非氧化性酸氧化性酸)置置换出出氢的速率越快的速率越快(反反应越越剧烈烈)，表明元素金，表明元素金属性越属性越强强。最高价氧化物最高价氧化物对应水化物的碱性水化物的碱性强强弱：碱性越弱：碱性越强强，表明，表明元素金属性越元素金属性越强强。置置换反反应：一种金属能把另一种金属元素从它的：一种金属能把另一种金属元素从它的盐溶液溶液里置里置换出来，表明前一种金属元素金属性出来，表明前一种金属元素金属性较强强，被置，被置换出出的金属元素金属性的金属元素金属性较弱。弱。(2)元素非金属性元素非金属性强强弱的弱的实验标志志单质与与氢气化合及气化合及氢化物的化物的稳定性：非金属定性：非金属单质与与氢气气化合越容易、形成的气化合越容易、形成的气态氢化物越化物越稳定，表明元素非金属定，表明元素非金属性越性越强强。气气态氢化物的化物的还原性：元素气原性：元素气态氢化物的化物的还原性越原性越强强，元素非金属性越弱；气元素非金属性越弱；气态氢化物的化物的还原性越弱，元素非金原性越弱，元素非金属性越属性越强强。最高价氧化物最高价氧化物对应水化物的酸性水化物的酸性强强弱：酸性越弱：酸性越强强，表明，表明元素非金属性越元素非金属性越强强。置置换反反应：对于特定的置于特定的置换反反应，一种非金属，一种非金属单质能把能把另一种非金属另一种非金属单质从它的从它的盐溶液或酸溶液中置溶液或酸溶液中置换出来，表出来，表明前一种元素非金属性明前一种元素非金属性较强强，被置，被置换出的非金属元素非金出的非金属元素非金属性属性较弱。弱。同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全