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1、第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
【自學(xué)目標(biāo)】
1.了解原子核外電子的能級(jí)分布。
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。
3.理解核外電子排布與周期、族的劃分與周期表的分區(qū)。
4.認(rèn)識(shí)原子半徑的周期性變化。
【自學(xué)助手】
1.基態(tài)原子核外電子排布要遵循的三個(gè)原則是 、 、 。
2.基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序是1s, , ,3s, , ,3d, , , ,5p, , ,5d, , ,5f
2、,6d,7p,┉。
3.角量子數(shù)l相同的能級(jí),其能量次序由主量子數(shù)n決定,n值越 ,其能量越 。如E2p E3p E4p E5p。主量子數(shù)n相同,角量子數(shù)不同的能級(jí),其能量隨l的增大而 ,即發(fā)生“能級(jí)分裂”現(xiàn)象。如E4s E4p E4d E4f。主量子數(shù)和角量子數(shù)同時(shí)變化時(shí),情況較復(fù)雜。如E4s E3d E4p,這種現(xiàn)象稱(chēng)為“能級(jí)交錯(cuò)”。
4.洪特規(guī)則的特例:能級(jí)相同的原子軌道中,電子處于 、 或 狀態(tài)時(shí),體系的能量較低,原子較穩(wěn)定。
5.在原子中,每個(gè)電子層最多
3、容納電子的數(shù)目是 個(gè),每個(gè)能級(jí)最多容納電子的數(shù)目是 個(gè)。
6.價(jià)電子指的是 ,元素的化學(xué)性質(zhì)與 的性質(zhì)和數(shù)目密切相關(guān)?;鶓B(tài)鐵原子的價(jià)電子排布為 。
7、熟練寫(xiě)出元素周期表中前36號(hào)元素的名稱(chēng)、元素符號(hào)和用電子排布式表示1~36號(hào)元素原子核外電子的排布。
填表
元素名稱(chēng)
元素符號(hào)
原子序數(shù)
電子排布式
價(jià)電子排布
7
S
氯
銅
Cr
3d64s2
35
4、8.一個(gè)能級(jí)組最多所容納的電子數(shù)等于 ,1-6周期所包含的元素種數(shù)分別是 ,第7周期為不完全周期。周期與 有關(guān),即周期數(shù) = 。
9.族的劃分與原子的 和 密切相關(guān),同族元素的價(jià)電子數(shù)目 。
10.同周期中,除稀有氣體元素外,隨著原子序數(shù)的增大,元素的原子半徑 ,原因是增加電子產(chǎn)生的 小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致
5、 。
11.同主族元素,隨著原子序數(shù)的逐漸增大,原子半徑 ,因?yàn)殡娮訉拥脑黾?,使核電荷?shù)增加對(duì)電子所施加的影響處于次要地位, 占了主要地位。
12.同一周期的過(guò)渡元素,自左到右原子半徑的減小幅度越來(lái)越小,因?yàn)樵黾拥碾娮佣挤植荚趦?nèi)層d軌道上,它對(duì) 與 大致相當(dāng),使 的變化幅度不大。
【思維點(diǎn)撥】
【例題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:
(
6、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)。
【解答】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,則其它兩個(gè)電子必為4s電子(因?yàn)镋3d<E4s=, 所以價(jià)電子排布為3d14s2,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2。從而知原子序數(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。
【例題2】現(xiàn)有A、B、C、D四種元素,A是第5周期ⅠA族元素,B是第3周期元素。B、C、D的價(jià)電子
7、分別為2、2和7個(gè)。四種元素原子序數(shù)從小到大的順序是B、C、D、A。已知C和D的次外層電子均為18個(gè)。
(1)判斷A、B、C、D是什么元素?
(2)寫(xiě)出B、C的核外電子排布及A、D的價(jià)電子排布。
(3)寫(xiě)出堿性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式。
(4)寫(xiě)出酸性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式。
【解答】本題是一道“位—構(gòu)—性”的綜合題,根據(jù)A在周期表的位置可知為Rb,價(jià)電子排布為5s1;由B是第3周期元素,價(jià)電子為2個(gè),所以是Mg,核外電子排布為1s22s22p63s2;C、D的價(jià)電子分別為2和7個(gè),且知C和D的次外層電子均為18個(gè),所以C為30號(hào)Zn,核外電子排布為1s22s2
8、2p63s23p63d104s2,D為35號(hào)Br,價(jià)電子排布為4s24p5。堿性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為RbOH,酸性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為HBrO4。
【自我檢測(cè)】
1.下列四種元素中,其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是 ( )
A.原子含有未成對(duì)電子最多的第二周期元素
B.位于周期表中第三周期ⅢA族的元素
C.原子最外電子層排布為2s22p6的元素
D.原子最外電子層排布為3s23P5的元素
2.某元素有6個(gè)電子處于n=3,l=2的能級(jí)上,根據(jù)洪特規(guī)則推測(cè)它在d軌道上未成對(duì)電子數(shù)為
9、 ( )
A.3 B.4 C.5 D.2
3.在多電子原子中,各電子具有下列量子數(shù),其中能量最高的電子是 ( )
A. B. C. D.
4.在多電子原子中,軌道能量是由誰(shuí)決定。 ( )
A. n B. n和m C. n和l D. n、l、m
5.以下元素的原子半徑遞變規(guī)律正確的是( )
A. Be<B<Na<Mg B. B<Be<Mg<Na
C. Be<B<Mg<Na D. B<Be<Na<Mg
6.價(jià)電子滿足4s和
10、3d為半滿的元素是( )
A. Ca B. V C. Cr D.Cu
7.寫(xiě)出下列基態(tài)原子的核外電子排布
⑴ 17Cl ;⑵ 24Cr ;
⑶ 34Se ;⑷ 81Tl 。
8.指出下列元素是主族元素還是副族元素?位于周期表中第幾周期?第幾族?
⑴ 1s22s22p63s23p4 ;(2) [Kr] 4d105s25p2 ;
(3) [Ar] 3d34s2 ; (
11、4) [Ar] 3d104s1 。
9.填寫(xiě)下表
原子序數(shù)
元素符號(hào)
電子層排布
周期
族
最高正價(jià)
未成對(duì)電子數(shù)
金屬或非金屬
9
3
ⅤA
24
5d106s2
10.某元素原子序數(shù)為33,則⑴ 此元素原子的電子總數(shù)是 ,有 個(gè)未成對(duì)電子。⑵ 有 個(gè)電子層, 個(gè)能級(jí), 個(gè)原子軌道⑶ 它的價(jià)電子排布為 。
【探索提高】
12、
11.滿足下列條件之一的是哪一族或哪一種元素?
⑴ 最外層具有6個(gè)p電子: 。
⑵ 價(jià)電子數(shù)是n=4、l=0的軌道上有2個(gè)電子和n=3、l=2的軌道上有5個(gè)電子: 。
⑶次外層d軌道全滿,最外層有一個(gè)s電子: 。
⑷ 某元素+3價(jià)離子和氬原子的電子排布相同: 。
⑸ 某元素+3價(jià)離子的3d軌道半充滿: 。
12.設(shè)X、Y、Z代表3種元素。已知:①X+和Y-兩種離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu); ②Z元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比Y元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)少9個(gè);
③Y和Z兩元素
13、可以形成四核42個(gè)電子的負(fù)一價(jià)陰離子。據(jù)此,請(qǐng)?zhí)羁眨?
⑴Y元素是 ,Z元素是 。
⑵由X、Y、Z三元素所形成的含68個(gè)電子的鹽類(lèi)化合物之化學(xué)式是
13.短周期主族元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大,其中A、C同主族,B、C、D同周期,A原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍,B是短周期元素中原子半徑
最大的主族元素。試回答下列問(wèn)題:
(1)A的元素符號(hào) ;D的原子結(jié)構(gòu)示意圖 。
(2)A、B、C三種元素形成的簡(jiǎn)單離子的半徑由大到小的順序是 。
(3)A、B、C、D形成的化合物B2A2、CD2、D2A、DA2中,各原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是 (請(qǐng)?zhí)顚?xiě)具體的化學(xué)式)
(4)CA2與D元素的單質(zhì)在水溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
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