第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1、23課時(shí)

第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解多電子原子中核外電子分層排布遵循的規(guī)律：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。2、能用電子排布式表示常見(jiàn)元素（1～36號(hào)）原子核外電子的排布。重點(diǎn)、難點(diǎn)：常見(jiàn)元素原子核外電子的排布。1、電子優(yōu)先排布在能量低的電子層里，先排滿K層，再排L層。2、每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)為2n2（n為電子層數(shù)）。3、最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)（K為2個(gè)），次外層不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。（一低四不超）上述規(guī)律相互制約，相互聯(lián)系。？？？知識(shí)回顧：練一練：書(shū)寫(xiě)1、6、10、17號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并指出在元素周期表的位置。4、周期表的周期和族是如何劃分的？每一周期所包含的元素種類是多少？1.原子核外空間由里向外劃分為不同的電子層2.同一電子層的電子也可以在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)3.不同的軌道的能量不同電子層一二三四五六七……符號(hào)KLMNOPQ……最多電子數(shù)28183250……

電子層一二三四五軌道類型1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……軌道數(shù)1491625最多電子數(shù)28183250

比較下列軌道能量的高低1.nsnpndnf2.1s2s3s4s2px2py2pz3Px2S3d4s<<<<<<==>?多電子原子中，電子填充電子軌道時(shí)，一般先填滿能量低的軌道，再填能量高的軌道。電子在原子軌道上的排布順序

原子軌道能量的高低存在以下規(guī)律：1、相同電子層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf2、.形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s……3、電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz軌道的能量相等1、基態(tài)原子的核外電子的排布原則：（1）能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再依次進(jìn)入能量高的軌道一、基態(tài)原子的核外電子排布基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。一、基態(tài)原子的核外電子排布（2）泡利不相容原理每個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反。

1、基態(tài)原子的核外電子的排布原則：一、基態(tài)原子的核外電子排布（3）洪特規(guī)則在能量相同的軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋狀態(tài)相同?！窘涣餮杏憽刻迹鹤钔鈱拥膒能級(jí)上有三個(gè)軌道可能寫(xiě)出的基態(tài)C原子最外層p能級(jí)上兩個(gè)電子的可能排布：②2p:

③2p:①2p：④2p⑤其他排布方式1、基態(tài)原子的核外電子的排布原則：2、核外電子排布式和軌道表示式的書(shū)寫(xiě)（1）核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)例：1s22s22p6主量子數(shù)n角量子數(shù)l各能級(jí)容納的電子數(shù)練習(xí)：書(shū)寫(xiě)2、5、8、13、18號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式。氦He：1s2

硼B(yǎng)e：1s22s22p1

氧O：1s22s22p4鋁Al：1s22s22p63s23p1

氬Ar：1s22s22p63s23p6按照能層和能級(jí)順序從能量低到能量高的順序排列。（2）軌道表示式的書(shū)寫(xiě)例：N原子的軌道表示式[He]↑↓↑↑↑說(shuō)明：1、“[]”內(nèi)的電子排布與相應(yīng)的稀有氣體原子的排布相同。2、1個(gè)圓圈表示1個(gè)軌道，每個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子，沒(méi)有電子的軌道不用畫(huà)出。3、按照能層能級(jí)的順序從能量低到能量高的順序排列。1、下列關(guān)于氮原子的軌道表示式是否正確，為什么?練一練：2、寫(xiě)出2、6、8、12、15的軌道表示式。3、確定一個(gè)基態(tài)原子的電子排布應(yīng)遵循哪些規(guī)則？下列電子排布式各違反了哪一規(guī)則？(1)7N：1s22s22px22py1(2)28Ni：1s22s22p63s23p63d10(3)22Ti：1s22s22p63s23p10解析：基態(tài)原子的電子排布應(yīng)遵循能量最低原則、泡利不相容原理、洪特規(guī)則。（1）中有3個(gè)2P電子，根據(jù)洪特規(guī)則，它們應(yīng)分占2px、2py、2pz三個(gè)軌道，電子排布式應(yīng)為：7N：1s22s22px12py12pz1；(2)違反了能量最低原則，由于E4s＜E3d，其正確電子排布式應(yīng)為：28Ni：1s22s22p63s23p63d84s2；(3)違反了泡利不相容原理，因?yàn)?P只有三個(gè)軌道，每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)電子，總共不應(yīng)超過(guò)6個(gè)電子，其正確電子排布式應(yīng)為：22Ti：1s22s22p63s23p63d24s2。4、某元素原子共有5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。試寫(xiě)出該元素原子核外電子排布式。解析：本題關(guān)鍵是根據(jù)量子數(shù)推出價(jià)電子排布，由此即可寫(xiě)出核外電子排布式及回答問(wèn)題。由一個(gè)價(jià)電子的量子數(shù)可知，該電子為3d電子，由于E3d＜E4s,則必有兩個(gè)電子必為4s電子，另兩個(gè)必為3d電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2。

因此隨核電荷數(shù)遞增，基態(tài)原子的電子按如下順序填入核外電子運(yùn)動(dòng)軌道：1S，2S，2P，3S，3P，4S，3d，4P……。其中，S、P、d分別有1、3、5個(gè)軌道，每個(gè)軌道只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子，當(dāng)原子最外層的軌道能量相同時(shí)，最后幾個(gè)電子的排布要符合洪特規(guī)則。當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，電子按ns、(n-1)d、np順序排布，這樣的排布方式使體系的能量最低，這一規(guī)律叫“能級(jí)交錯(cuò)”電子在原子軌道上的排布順序

方法導(dǎo)引基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。2、19～36號(hào)元素的基態(tài)原子的核外電子排布【活動(dòng)探究】

嘗試寫(xiě)出19～36號(hào)元素K～Kr的原子的核外電子排布式。鉀K：1s22s22p63s23p64s1；鈣Ca：1s22s22p63s23p64s2；鈧Sc：1s22s22p63s23p63d14s2；鈦Ti：1s22s22p63s23p63d24s2；釩V：1s22s22p63s23p63d34s2；鉻Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；錳Mn：1s22s22p63s23p63d54s2；鐵Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；鈷Co：1s22s22p63s23p63d74s2；鎳Ni：1s22s22p63s23p63d84s2；銅Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；鋅Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；鎵Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p1；鍺Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2；砷As：1s22s22p63s23p63d104s24p3；硒Se：1s22s22p63s23p63d104s24p4；溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5；氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6

；

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（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。洪特規(guī)則的特例：小結(jié)：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)則實(shí)際上是為了更好的遵循能量最低原則，根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果，洪特進(jìn)一步指出，能量相同的原子軌道在全充滿（p6和d10

）、半充滿（p3和d5）和全空（p0和d0

）狀態(tài)時(shí)，體系能量最低，原子最穩(wěn)定。小結(jié)：原子核外電子排布的表示方法電子排布式：用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)的右上角表明該能級(jí)上排布的電子數(shù)；為了避免電子排布式過(guò)于繁瑣，可以把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示。如：Na:1s22s22p63s1或

Na:[Ne]3s1。其中24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1和29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1符合洪特規(guī)則中的半滿、全滿狀態(tài)。價(jià)電子及價(jià)電子排布式：練習(xí)與實(shí)踐1.分析下列兩種核外電子的排布是否正確?A.1s22s22p33s2B.1s22s22p52.判斷K原子電子排布式是否正確?A.1s22s22p63s23p63d1B.1s22s22p63s23p54s2C.1s22s22p63s23p64s1D.[Ar]4s13.某原子的第四電子層只有兩個(gè)電子，則該原子第三電子層的電子數(shù)肯定為（）

A.8個(gè)B.18個(gè)C.8～18個(gè)D.8～32個(gè)C4.下列元素中，價(jià)電子排布不正確的是（）

A.20Ca4s2B.24Cr3d44s2

C.18Ar3s23P6D.28Ni3d84s25.第四周期元素原子中未成對(duì)電子數(shù)最多可達(dá)（）

A.4個(gè)B.5個(gè)C.6個(gè)D.7個(gè)BC第二課時(shí)：核外電子排布與周期的劃分第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道元素周期表中各周期、各族元素的核外電子排布特征。2、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。重點(diǎn)、難點(diǎn)：元素原子外圍電子排布的特征與元素周期的劃分。主族零族主族過(guò)渡元素鑭系元素錒系元素聯(lián)想·質(zhì)疑知識(shí)回顧：元素周期表的結(jié)構(gòu)周期族短周期：主族：第一，二，三周期，2，8，8長(zhǎng)周期：第四，五，六周期，18，18，32不完全周期：第七周期，26ⅠA~ⅦA，7個(gè)縱行副族：ⅠB~ⅦB，7個(gè)縱行Ⅷ族：8，9，10縱行零族：18縱行--6s6p5d4f

能量鮑林近似能級(jí)圖--7s7p6d5f

3p--3s5p4d--5s

--1s4p3d--4s

2p--2s

[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)？二、核外電子排布與元素周期表電子排布的周期表

能量

七六五

四

三

二一

能量1、核外電子排布與周期的劃分能級(jí)能級(jí)組數(shù)（周期數(shù)）能級(jí)組內(nèi)最多電子數(shù)（周期中的元素種數(shù)）周期名稱1s2s,2p3s,3p4s,3d,4p5s,4d,5p6s,4f,5d,6p7s,5f,6d,7p1234567288181832(32)特短周期短周期短周期長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期不完全周期（1）除第一周期外,各周期均以填充s

軌道的元素開(kāi)始,并以填充滿p軌道的元素結(jié)束。（第一周期除外）1s11s23s13s23p64s14s24p65s15s25p66s16s26p62s12s22p6外圍電子數(shù)有18個(gè)（2）周期元素種數(shù)=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)周期能級(jí)組能級(jí)組內(nèi)原子軌道元素?cái)?shù)目電子最大容量1Ⅰ1s222Ⅱ2s2p883Ⅲ3s3p884Ⅳ4s3d4p18185Ⅴ5s4d5p18186Ⅵ6s4f5d6p32327Ⅶ7s5f6d(未完)26(未完)未滿20號(hào)鈣原子24號(hào)鉻原子29號(hào)銅原子35號(hào)溴原子4s2[練習(xí)]書(shū)寫(xiě)原子的價(jià)電子排布。3d54s13d104s14s24p5第三課時(shí)：核外電子排布與族的劃分核外電子排布與原子半徑學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道元素周期表中各區(qū)的核外電子排布特征。2、了解原子核外電子排布與原子半徑的關(guān)系。重點(diǎn)、難點(diǎn)：元素原子外圍電子排布的特征與元素周期表分區(qū)。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)？[討論]觀察·思考

請(qǐng)你仔細(xì)觀察元素周期表中各族元素的價(jià)電子排布，從中找出核外電子排布與族的劃分之間的內(nèi)在聯(lián)系。（1）同族元素原子的價(jià)電子數(shù)目相同。（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)=價(jià)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ⅡB2、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。練習(xí):寫(xiě)出下列價(jià)電子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的周期表的位置A.4s24p5B.3d54s1C.4d105s2

D.5s2E.3d74s2F.6s26p6

G.1s2第四周期第ⅦA族第四周期第ⅥB族第五周期第ⅡB族第五周期第ⅡA族第四周期第Ⅷ族第六周期第0族第一周期第0族1.nsxn周期

XA族

2.ns2npxn

周期(2+X)A族

3.(n-1)dxnsyn周期(X+Y)B族(X+Y≤7)

X+Y>7時(shí)為n周期VIII族4.(n-1)d10nsxn周期XB族周期元素?cái)?shù)目外圍電子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21S11S2２8２S1－2

2S22p1－52S22p6３18３S1－23S23p1－53S23p6４18４S1－2３d1－94s23d104s1－24S24p1－54S24p6５32５S1－24d1－95s24d105s1－25S25p1－55S25p6６32６S1－24f1－145d1－106S25d106s1－26S26p1－56S26p6周期元素?cái)?shù)目外圍電子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21S1２8２S1－2

2S22p1－52S22p6３18３S1－23S23p1－53S23p6４18４S1－2３d1－94s23d104s1－24S24p1－54S24p6５32５S1－24d1-95s24d105s1－25S25p1－55S25p6６32６S1－24f1－145d1－106S25d106s1－26S26p1－56S26p61S2周期元素?cái)?shù)目外圍電子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21S11S2２8２S1－2

2S22p1－52S22p6３18３S1－23S23p1－53S23p6４18４S1－2３d1－94s23d104s1－24S24p1－54S24p6５32５S1－24d1-95s24d105s1－25S25p1－55S25p6６32６S1－24f1－145d1－106S25d106s1－26S26p1－56S26p6周期元素?cái)?shù)目外圍電子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21S11S2２8２S1－2

2S22p1－52S22p6３18３S1－23S23p1－53S23p6４18４S1－2３d1－94s23d104s1－24S24p1－54S24p6５32５S1－24d1－95s24d105s1－25S25p1－55S25p6６32６S1－24f1－145d1－106S25d106s1－26S26p1－56S26p6周期元素?cái)?shù)目外圍電子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21S1２8２S1－2

2S22p1－52S22p6３18３S1－23S23p1－53S23p6４18４S1－2３d1－94s23d104s1－24S24p1－54S24p6５32５S1－24d1-95s24d105s1－25S25p1－55S25p6６32６S1－24f1－145d1－106S25d106s1－26S26p1－56S26p61S2

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)。圖1-2-8元素周期表的分區(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。

最后一個(gè)電子填充在

軌道上，價(jià)電子排布是

或

，位于周期表的

側(cè)，包括

和

族。除氫、氦外，它們都是

，容易失去電子形成

或

價(jià)離子。s區(qū)元素nsns1ns2左ⅠAⅡA活潑金屬+1+2

最后1個(gè)電子填充在

軌道上，價(jià)電子排布是

，位于周期表

側(cè)，包括

族元素。大部分為

元素。隨著最外層電子數(shù)目的增加，原子越來(lái)越難失電子，越來(lái)越容易得電子。p區(qū)元素npns2np1～6右ⅢA～ⅦA、零族非金屬

s區(qū)和p區(qū)的共同特點(diǎn)是：原子的價(jià)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)的元素都是主族元素。最外電子層上族序數(shù)

它們的價(jià)層電子排布是

，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（除鑭系、錒系）。d區(qū)元素(n－1)d1～9ns1～2(n－1)d金屬ⅢB～Ⅷ

價(jià)層電子排布是

，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

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）f0～14ns2,或(n–2)f0～14(n－1)d0～2ns2，它包括鑭系和錒系元素（各有15種元素）。f區(qū)元素包括元素價(jià)電子排布元素分類s區(qū)p區(qū)d區(qū)ds區(qū)f區(qū)ⅠA、ⅡA族ⅢA～零族ⅢB～Ⅷ族ⅠB、ⅡB族鑭系和錒系ns1、ns2ns2np1～6(n－1)d1～9ns1～2(n－1)d10ns1～2（n－2）f0～14（n-1）d0～2ns2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[練習(xí)1]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(xiě)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1s22s22p63s23p63d14s2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＋3.2.已知下列元素原子的價(jià)電子排布為：

3s2；3s23p3；4s1；

4s24p1；3d54s2，它們分別屬于第幾周期？第幾族？最高化合價(jià)是多少？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: