核外電子排布與元素周期表

1、第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表,核外電子排布與元素周期表,第二課時(shí),復(fù)習(xí)：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(gè)原子的能量最低，以形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反。洪特規(guī)則： 對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)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(duì)于能量相同的軌道(同一電子亞層)，當(dāng)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(shí)比較穩(wěn)定，整個(gè)體系的能量最低。,鮑林近似能級(jí)圖,,科學(xué)探究,1.元素周期表共有幾個(gè)周期？每個(gè)周期各有多少中元素？寫出每一周期開頭第一個(gè)元素和結(jié)尾元素的最外層電子排布通式。為什么第一周期結(jié)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(gè)縱列？周期表上元素的“外圍電子排布”簡(jiǎn)稱“價(jià)電子層”，這是由于這些能級(jí)上的電子數(shù)可在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變

3、化。每個(gè)縱列的價(jià)電子層的電子數(shù)是否相等？,知識(shí)回顧：元素周期表的結(jié)構(gòu),七橫十八縱，橫行叫周期共有七周期，三四分長(zhǎng)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(qǐng)根據(jù)1~36號(hào)元素原子的電子排布，參照鮑林近似能級(jí)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(nèi)在聯(lián)系。,1.周期的劃分與什么有關(guān)？2.每一周期中所能容納的元素種數(shù)與什么有關(guān)？3.周期序數(shù)與什么有關(guān)？,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?cái)?shù)目=相應(yīng)能級(jí)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(xí)]書寫20號(hào)鈣原子、24號(hào)鉻原子、29號(hào)銅原子和35號(hào)溴原子的價(jià)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(jià)電子排布與過(guò)渡元素原子的價(jià)電子排布有什么區(qū)別？2.同一主族元素原子的價(jià)電子排布有什么特點(diǎn)？主族序數(shù)與什么有關(guān)？3.同一族過(guò)渡元素原子的價(jià)電子排布有什么特點(diǎn)？其族序數(shù)與什么有關(guān)？,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(jié)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(jià)電子排布,1）外圍電子結(jié)構(gòu)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(jià)電子結(jié)構(gòu)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(shí)為n 周期VIII族4.(n-1)d10nsX n 周

9、期XB 族,練習(xí):寫出下列價(jià)電子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)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(gè)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(gè)縱列？,【想一想】,依據(jù)外圍電子的排布特征，看最后一個(gè)電子填充的軌道類型。,最后1個(gè)電子填充在 軌道上，價(jià)電子的構(gòu)型是 或 ，位于周期表的 側(cè)，包括 和 族，它們都是 ，容易失去電子形成  或

11、 價(jià)離子。,s區(qū)元素,ns,ns1,ns2,左,ⅠA,ⅡA,活潑金屬,+1,+2,最后1個(gè)電子填充在 軌道上，價(jià)電子構(gòu)型是 ，位于周期表 側(cè)， 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(diǎn)是：最后1個(gè)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(jià)層電子構(gòu)型是 ，最后1個(gè)電子基本都是填充在 軌道上，位于長(zhǎng)周期的中部。這些元素都是 ，常有可變化合價(jià)，為過(guò)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(jià)層電子構(gòu)型是 ，即次外層d軌道是 的，最外層軌道上有1～2個(gè)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(guò)渡元素。,ds區(qū)元素,(n－1)d10ns1～2,充滿,ⅠB和ⅡB,金屬,最后1個(gè)電子填充在f軌道上，價(jià)電子構(gòu)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(diǎn)：,活潑金屬,大多為非金屬,過(guò)渡元素,過(guò)渡元素,小結(jié),過(guò)渡元素,[例題]某元素原子共有3個(gè)價(jià)電子，其中一個(gè)價(jià)電子的四個(gè)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(jià)。,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(jià)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(gè)實(shí)心球體,用統(tǒng)計(jì)方法測(cè)定的半徑.2.原子半徑的測(cè)定常用法: 固體密度(d)--1摩爾原子的體積(Vm)--一個(gè)原子體積(V)—按球的體積公式求半徑(r)練習(xí)1:寫出求半徑的一般公式.練習(xí)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(jià)半徑. 按分子中兩原子核間距離是兩原子的半徑和進(jìn)行測(cè)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(jì)算而得.(3)范得華半徑 由分子晶體中原子之間最短距離計(jì)算而得.由圖可知:一般有下列關(guān)系: 范得華半徑>金屬半徑>共價(jià)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(shì)越來(lái)越弱。這是因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)電子，核電荷相應(yīng)增加一個(gè)正電荷，正電荷數(shù)增大，對(duì)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(chǎn)生了相互排斥，就使得核電荷對(duì)電子的吸引力有所減弱。所以半徑變化的趨勢(shì)越

18、來(lái)越小,歸納小結(jié),2.同一主族元素原子半徑從上而下逐漸變大。這是因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)電子層，就使得核電荷對(duì)外層的電子的吸引力變小，而距離增加得更大，所以導(dǎo)致核對(duì)外層電子的吸引作用處于次要地位，原子半徑當(dāng)然逐漸變大。,B,練習(xí)1. 以下說(shuō)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(duì)應(yīng)的光的頻率與原子中能級(jí)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(gè)小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子。D、在s軌道上運(yùn)動(dòng)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(guān)多電子原子的敘述中，正確的是（ ）A. 在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子B. 在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)能量相同的電子C. 在一個(gè)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(gè)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(jià)氧化物的水化物與它的氣態(tài)氫化物反應(yīng)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(nèi)層電子數(shù)的一半。C元素是植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素之一。試寫出：（1）A、B元素形成的酸酐的化學(xué)式 。（2）D元素的單質(zhì)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式