第2节 原子结构与元素周期表
第2课时 核外电子排布与元素周期表
【教学目标】
知道元素周期表中元素按周期划分的原因
知道族的划分与原子中价电子数目和价电子排布的密切关系。
【教学重难点】了解核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系[来源:Z+xx+k.Com]
【教师具备】多媒体课件
【教学方法】引导式教学
【教学过程】[来源:Zxxk.Com]
【学生活动，教师可适当引导】
能量由低到高顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……泡利不相容原理指出一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反。洪特规则要求在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行。能量相同的原子轨道在全充满（如P6和d10）半充满（如P3和d5）和全空（P0和d0）状态时，体系的能量最低，原子较稳定。还学习了1~36号原子的核外电子排布式书写。
[联想质疑]图1-2-6是元素周期表的轮廓图。观察此图后，你是否想过，原子的核外电子排布与元素周期表中周期、族的划分有什么内在联系？
【复习回顾】元素周期表的知识
1.
短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8种）
周期 长周期（四、五、六行）（元素有18、18、32种）
不完全周期（七行）（元素有26种）
元素周期表结构
主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族[来源:学科网]
族 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族
零族（18列）
第VIII族（8、9、10列）
2. 随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现周期性变化。元素周期律：元素的性质随着元素原子序数的递增，而呈现出周期性的变化。同一周期：电子层数相同，原子序数递增的元素从左到右为同一周期；同一族：最外层电子数相同，原子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。
【过渡】那大家知道核外电子排布与周期的划分的原因么？二者是否存在联系？
【板书】二、核外电子排布与元素周期表
【讲解】请大家看图1-2-7鲍林近似能级图，这是美国化学家鲍林根据大量光谱实验数据及理论计算总结出的，并用图来表示的多电子原子中外层能级高低的一般次序。小方块表示原子轨道，能量相同的原子轨道连在一起；能量相近的则归为一组，并用线框框在一起，以表示它们属于同一能级组。相邻能级组之间能量相差比较大，同一能级的则能量相差较小。也就是说原子轨道的能量与主量子数n、角量子数l都有关，所以21~30号元素的核外电子排布是先排4s能级上、后排在3d能级上。[来源:学科网]
【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。
周期的划分与什么有关？
每一周期中所能容纳的元素种数与什么有关？
周期序数与什么有关？
【归纳总结】
1．周期的划分与能级组有关。
2．一个能级组对应一个周期，一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数，每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的2倍，即从第1周期到第7周期所包含元素数目分别为2，8，8，18，18，32，第7周期为不完全周期。
3．主量子数（n）对应周期序数。周期表中的7个周期分别对应7个能级组。
【板书】1.周期的划分
（1）与能级组有关
（2）每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的2倍
（3）主量子数（n）对应周期序数
【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。
[引导学生观察完成下面的讨论]
Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5
【讨论】
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？
【归纳总结】
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关，同族元素的价电子数目相同。
主族元素的价电子全都排布在最外层的ns或np轨道上。主族元素所在的族的序数等于该元素原子的价电子数，元素的最外层电子即为价电子。
对于过渡元素的原子，价电子排布为（n－1）d1～10ns1～2。虽然同一副族内不同元素原子的电子层数不同，价电子排布却基本相同，而且ⅢB～ⅦB副族的价电子的数目仍然与族序数相同。例如，金属锰的价电子排布为3d54s2，价电子数为7，对应的族序数为ⅦB。价电子排布为（n－1）d6～8ns2的三个纵行统称为Ⅷ族。ⅠB和ⅡB则是根据ns轨道上是有一个还是有两个电子来划分的。
【板书】2.族的划分
（1）与原子的价电子数目和价电子排布密切相关
（2）主族元素：族的序数=价电子数，最外层电子即为价电子
（3）过渡元素：价电子排布却基本相同，（n－1）d1～10ns1～2
ⅢB～ⅦB副族：价电子数=族序数
【指导阅读】核外电子排布与元素周期表的分区
1.观察元素周期表中各族元素的价电子排布
2.尝试根据价电子排布的特点将周期表分区划分
3.讨论s区、p区、d区、ds区、f区元素的价电子排布特点
4.根据各区元素的价电子排布特点讨论各区元素的性质
【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： [来源:学&科&网Z&X&X&K]
（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。
【解析】本题关键是根据量子数推出价电子排布，由此即可写出核外电子排布式及回答问题。由一个价电子的量子数可知，该电子为3d电子，则其它两个电子必为4s电子（因为E3d＜E4s＝, 所以价电子排布为3d14s2，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。从而知原子序数为21 ，处于周期表中的d区第4周期 ⅢB族，是金属元素，最高正价为＋3。
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 ⅢB族，是金属元素，最高正价为＋3.
【小结】元素的位置与原子结构的关系：
周期序数由该元素原子中电子的最大主量子数决定；
族序数由该元素原子的价电子数决定；
所在区由该元素原子价电子对应的角量子数决定。
【板书设计】
二、核外电子排布与元素周期表
1.周期的划分
（1）与能级组有关
（2）每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的2倍
（3）主量子数（n）对应周期序数
2.族的划分
（1）与原子的价电子数目和价电子排布密切相关
（2）主族元素：族的序数=价电子数，最外层电子即为价电子
（3）过渡元素：价电子排布却基本相同，（n－1）d1～10ns1～2
ⅢB～ⅦB副族：价电子数=族序数
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