15.10 原子的壳层结构与元素周期表
一、原子结构与元素周期表
例1、已知某元素的原子序数是25，写出 该元素原子的价电子层结构式，并指出 该元素所属的周期和族。 解：∵原子序数为25．∴该元素核外有25e-， 其排布式为[Ar]3d54s2， 属d区过渡元素。 最高能级组数为4，其中有7个价电子， 故该元素是第四周期ⅦB族。
例2、已知某元素在周期表中位于第五周期、 ⅥA族位置上。试写出该元素基态原子的电 子排布式、元素名称、元素符号和原子序数。 解：∵位于第五周期， ∴价电子是第五能级组，即5s4d5p， 又∵是ⅥA族，∴价电子排布为5s25p4， 这时4d必是全充满的， ∴电子排布式[Kr]4d105s25p4 碲，Te，原子序数是52。
16个族
ⅢB～Ⅷ
Ⅷ族
ⅠB 、ⅡB
5个区
0 族
族与价电子
族序数﹦价电子数
在周期中有18个纵列,除零族元素中He （1s2）与其它稀有气体ns2np6不同外,一般 说来,其它每个族序数和价电子数是相等的 主族元素： 族序数=原子的最外层电子数=价电子数 副族元素： 大多数族序数=(n-1)d+ns的电子数=价电子数
五个区：s、p、d、ds、f
ⅠA
ⅡA
《原子结构 元素周期表》原子结构与元素周期表PPT【优秀课件】共51页文档
《原子结构 元素周期表》原子结构与 元素周期表PPT【优秀课件】
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没Байду номын сангаас什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
原子结构与元素周期表ppt课件
二、元素周期表的结构
例3 下列关于元素周期表的说法正确的是 A.在元素周期表中，每一纵行就是一个族 B.主族元素都是短周期元素
√C.副族元素都是金属元素
D.元素周期表中每个长周期均包含32种元素
解析 A项，第8、9、10三个纵行为第Ⅷ族； B项，主族元素由短周期元素和长周期元素共同组成。
二、元素周期表的结构
【例题 1】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是 8 个
(× )
(2)化合物中碱金属元素的化合价都为＋1
(√ )
(3)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大 (√)
(4)碱金属单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应(×)
(5)Li 在空气中加热生成 Li2O2
先熔化成小球，后燃烧，反应剧烈， 火焰呈黄色，生成淡黄色固体
2Na O2 Na 2O2
金属活动性：K ＞ Na
总结 ▶ 相同条件下，碱金属从Li到Cs,与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，说
明金属越来越活泼。
【实验･探究】
【实验･探究】
（2）钠、钾与水的反应
钾
钠
实验 操作
实验 现象
钾浮于水面；迅速熔化成银 色小球；四处游动；反应剧 烈；有轻微爆炸声并着火燃 烧 ；反应后滴入酚酞；溶 液变红。
质量数(N)
3.核外电子排布
质子数(Z)
(1)电子层：在多电子原子里，把电子运动的 能量不同 的区域简化为 不连续的壳，层 称作电子层。
(2)电子层划分
电子层（n） 1
2
3
4
5
6
7
符号
K LMNO P Q
离核远近
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4.电子层的表示方法 钠原子的结构示意图如下,请注明其意义。
。
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探究一
探究二
探究三
素养脉络
随堂检测
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⑥原子电子层数与最外层电子数相等的元素:
。
⑦原子电子层数是最外层电子数2倍的元素:
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2.15号元素P在周期表中的位置为( ) A.第二周期第ⅤA族 B.第二周期第ⅥA族 C.第三周期第ⅥA族 D.第三周期第ⅤA族 答案D 解析画出15号元素的原子结构示意图,即可确定P元素在周期表 中的位置为第三周期第ⅤA族。
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二、元素周期表 1.元素周期表的发展历程
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元素周期表各原子结构示意图
元素周期表各原子结构示意图第1周期[1] K 氢1[2] He 氦2第2周期[3] Li 锂2 1[4] Be 铍2 2[5] B 硼2 3[6] C 碳2 4[8] O 氧2 6[9] F 氟2 7[10]Ne 氖2 8第3周期[11]Na 钠2 8 1[12]Mg 镁2 8 2[13]Al 铝2 8 3[14]Si 硅2 8 4[15] P 磷2 8 5[16] S 硫2 8 6[17]Cl 氯2 8 7[18]Ar 氩2 8 8第4周期[19]K 钾2 8 8 1[20]Ca 钙2 8 8 2[21]Sc 钪2 8 9 2[22]Ti 钛2 8 10 2[23]V 钒2 8 11 2[24]Cr 铬2 8 13 1[25]Mn 锰2 8 13 2[26]Fe 铁2 8 14 2[27]Co 钴2 8 15 2[28]Ni 镍2 8 16 2[29]Cu 铜2 8 18 1[30]Zn 锌2 8 18 2[31]Ga 镓2 8 18 3[32]Ge 锗2 8 18 4[33]As 砷2 8 18 5[34]Se 硒2 8 18 6[35]Br 溴2 8 18 7[36]Kr 氪2 8 18 8第5周期[37]Rb 铷2 8 18 8 1[38]Sr 锶2 8 18 8 2[40]Zr 锆2 8 18 10 2[41]Nb 铌2 8 18 12 1[42]Mo 钼2 8 18 13 1[43]Tc 锝2 8 18 13 2[44]Ru 钌2 8 18 15 1[45]Rh 铑2 8 18 16 1[46]Pd 钯2 8 18 18[47]Ag 银2 8 18 18 1[48]Cd 镉2 8 18 18 2[49]In 铟2 8 18 18 3[50]Sn 锡2 8 18 18 4[51]Sb 锑2 8 18 18 5[52]Te 碲2 8 18 18 6[53]I 碘2 8 18 18 7[54]Xe 氙2 8 18 18 8第6周期[55]Cs 铯2 8 18 18 8 1[56]Ba 钡2 8 18 18 8 2[57]La 镧2 8 18 18 9 2[58]Ce 铈2 8 18 19 9 2[59]Pr 镨2 8 18 21 8 2[60]Nd 钕2 8 18 22 8 2[61]Pm 钷2 8 18 23 8 2[62]Sm 钐2 8 18 24 8 2[63]Eu 铕2 8 18 25 8 2[64]Gd 钆2 8 18 25 9 2[65]Tb 铽2 8 18 27 8 2[66]Dy 镝2 8 18 28 8 2[67]Ho 钬2 8 18 29 8 2[68]Er 铒2 8 18 30 8 2[69]Tm 铥2 8 18 31 8 2[70]Yb 镱2 8 18 32 8 2[71]Lu 镥2 8 18 32 9 2[72]Hf 铪2 8 18 32 10 2[73]Ta 钽2 8 18 32 11 2[74]W 钨2 8 18 32 12 2[75]Re 铼2 8 18 32 13 2[76]Os 锇2 8 18 32 14 2[77]Ir 铱2 8 18 32 15 2[78]Pt 铂2 8 18 32 17 1[79]Au 金2 8 18 32 18 1[81]Tl 铊2 8 18 32 18 3[82]Pb 铅2 8 18 32 18 4[83]Bi 铋2 8 18 32 18 5[84]Po 钋2 8 18 32 18 6[85]A 砹2 8 18 32 18 7[86]Rn 氡2 8 18 32 18 8第7周期[87]Pr 钫2 8 18 32 18 8 1[88]Ra 镭2 8 18 32 18 8 2[89]Ac 锕2 8 18 32 18 9 2[90]Th 钍2 8 18 32 18 102[91]Pa 镤2 8 18 32 20 9 2[92]U 铀2 8 18 32 21 92[93]Np 镎2 8 18 32 22 92[94]Pu 钚2 8 18 32 24 82[95]Am 镅*2 8 18 32 25 82[96]Cm 锔*2 8 18 32 25 92[97]Bk 锫*2 8 18 32 27 82[98]Cf 锎*2 8 18 32 28 82[99]Es 锿*2 8 18 32 29 82[100]Fm 镄* 2 8 18 32 308 2[101]Md 钔* 2 8 18 32 318 2[102]No 锘* 2 8 18 32 328 2[103]Lr 铹* 2 8 18 32 329 2[104]Rf*[105]Db*[106]Sg*[107]Bh*[108]Hs*[109]Mt*[110]Ds*[111]Rg*[112]Uub*104-112号暂未列出57-71号为镧系元素89-103号为锕系元素红色（深红色）为放射性元素带*号为人造元素。
原子结构与元素周期表课件
原子结构与元素周期表一、原子结构质子（Z个）原子核注意：中子（N个）质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)1.）原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数核外电子（Z个）★熟背前20号元素，熟悉1～20号元素原子核外电子的排布：H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca2.原子核外电子的排布规律：①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里；②各电子层最多容纳的电子数是2n2；③最外层电子数不超过8个（K层为最外层不超过2个），次外层不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。
电子层：一（能量最低）二三四五六七对应表示符号： K L M N O P Q3.元素、核素、同位素元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。
同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
(对于原子来说)练习：1．下列互为同位素的是( )A．氕和氘 B．CO和CO2 C．金刚石和石墨 D．H2和D22．下列几种核素中，已知a、b、c不相等，其中互为同位素的一组是( )A.b a X与b c WB.c b Z与a c AC.b c W与c b ZD.b a X与c a Y3．下列叙述中，正确的是( )A．氢有三种同位素，即有三种氢原子 B．所有元素的原子核均由质子和中子构成C．具有相同核外电子数的粒子，总称为元素D．相对原子质量相同的原子都是同一种元素的原子4．氯的原子序数为17，37Cl和35Cl是氯的两种同位素，下列说法正确的是( ) A．35Cl原子所含质子数为18 B.118mol的H35Cl分子所含中子数约为6.02×1023 C．3.5 g的35Cl2气体的体积为2.24 L D．35Cl2气体的摩尔质量为70 g· mol－1 5．下列叙述错误的是( )A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素 B．1H和21H是不同的核素，它们的质子数相等C ．14C 和14N 的质量数相等，它们的中子数不等 D ．6Li 和7Li 的电子数相等，中子数也相等 6．下列说法错误的是( )A.11H 、21H 、H ＋和H 2是氢元素的四种不同粒子 B.4020Ca 和 4220Ca 、石墨和金刚石均为同位素 C.11H 和 21H 是不同的核素D ．12C 和14C 互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同 7．下列说法不正确的是( )①质子数相同的不同微粒一定是由同一元素组成 ②质子数和电子数均相同的两种微粒，不可能一种是分子，一种是离子 ③电子数相同的微粒，不一定由同种元素构成 ④一种元素不可以形成不同单质 ⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数A ．②④⑤ B．①④⑤ C．②③④ D．①②③④⑤ 8．下列说法正确的是( )①氘和氚是质量数不同、质子数相同的氢的两种元素原子；②氢元素是指11H ；③11H 、21H 、31H 是氢的三种同位素，是同一元素的三种原子；④21H 和31H 化学性质几乎完全相同；⑤H 2、D 2、T 2的摩尔质量相等A ．②③ B．③④ C．①③④⑤ D．②③④⑤9．某元素(X)构成的双原子单质分子有三种，其相对分子质量分别为158,160,162。
原子结构与元素周期表
副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域， 副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域， 金属元素 过渡的区域 因此，又把副族元素称为过渡元素。 因此，又把副族元素称为过渡元素。
价电子
原子在参与化学反应时用于成键的电子， 原子在参与化学反应时用于成键的电子，是 成键的电子 原子核外跟元素化合价有关 化合价有关的电子 原子核外跟元素化合价有关的电子 主族元素： 主族元素：最外层电子 副族元素：最外层+次外层电子 镧系、 次外层电子， 副族元素：最外层 次外层电子，镧系、锕系 元素还包括外数第三层4f电子 元素还包括外数第三层 电子
二、元素周期表的重新分区
5、f区：包括镧系与锕系； 、 区 包括镧系与锕系； 0-14
价电子层(n-2)f 价电子层
(n-1)d0-2ns2
说明： 说明：
由于最外层电子数基本相同， 由于最外层电子数基本相同， (n-1)d电子数也基本相同，因此镧系 电子数也基本相同， 电子数也基本相同 元素化学性质相似； 元素化学性质相似；锕系元素化学性 质也相似。 质也相似。
练习： 练习：
1.已知一元素的价层电子结构为3d 1.已知一元素的价层电子结构为3d54s2，试 已知一元素的价层电子结构为 确定其在周期表中的哪个区。 确定其在周期表中的哪个区。
(n-1)d1~9ns1~2 d区 区
2.试确定32号元素在周期表中的哪个区。 2.试确定32号元素在周期表中的哪个区。 试确定32号元素在周期表中的哪个区 1s22s22p63s23p63d104s24p2 [Ar] 3d104s24p2
主族： 主族： A , ⅡA , ⅢA , ⅣA , ⅤA , ⅥA , ⅦA Ⅰ 副族： 副族： B , ⅡB , ⅢB , ⅣB , ⅤB , ⅥB , ⅦB Ⅰ
原子结构和元素周期表
1.3 氢原子的结构
4dxy 等值线图
1.3 氢原子的结构
5. 原子轨道的轮廓图
将等值线图围绕对称轴 转动，即可得到原子轨 道的轮廓图。 把波函数的等值面和正负 粗略地在直角坐标系中表 达出来，称原子轨道等值 轮廓图或简称原子轨道图
1s
1.3 氢原子的结构
5. 原子轨道的轮廓图
2px
2pz
1.3 氢原子的结构
a）Pauli原理：一个原子轨迹只能容纳自旋相反的两个电子（波函 数反对称要求）； b）能量最低原理：在不违背Pauli原理的前提下，电子优先占据低 能量轨道；（体系总能量最低） c）Hund规则：能量相同的轨道，电子尽可能自旋平行地分占； （总自旋S最大） d）Hund规则的补充规则：对能量相同的轨道，全充满，半充满时 比较稳定。（电子云呈球形）
称为原子质量单位，记为1u。
原子量为X，实际质量为多少？
1.1 原子和元素
元素的原子量：设元素A有n种同位素，第i(i=1,2,…,n)个同位素的原子 量和丰度分别为 wi 和 f i ，则元素A原子量为
wA wi f i
n i 1
丰度：第i种同位素在该元素中所占的原子数百分比 例：氧元素的原子量：15.9994 同位素 丰度 质子量
1.3.2量子数的物理意义 2.轨道角动量量子数l: 亚能级 角动量 M l (l 1)
l 0,1,2,3,...,n 1
s, p, d , f , g , h,...,
1.3 氢原子的结构
1.3.2量子数的物理意义 3.磁量子数m:伸展方向 角动量在z方向的分量
M z m m 0,1,2,...,l
轨道全充满或半充满体系能量 最低，最外层(n-1)dx-1ns1或(n1)dxns0 Cr原子Z=24，Cr:[Ar](3d)5(4s)1 Cu原子Z=29， Cu:[Ar](3d)10(4s)1
《原子结构》原子结构与元素周期表PPT优秀课件
第四章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 原子结构
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O Ne H、Be、Al H、Li、Na、K He、Be、Mg、Ca Li、P Be
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微点拨：①电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空 间范围”，它与宏观上层的含义完全不同。②核外电子排布的规律 是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不
超过 8 个的限制。其原子结构示意图为
而不应该是
。
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二、核外电子排布 1．电子层 (1)概念：在多电子原子里，把电子运动的 能量不同 的区域简 化为 不连续的壳层 ，称作电子层。
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《原子结构与元素周期表》实用课件
本节课标要求
（课标主题1第3条和主题4第3条）
元素周 期律
3、能说出元素电离能、电负性的 涵义，能应用元素的电离能说明元 素的某些性质。
3、认识原子结构与元素周期系的 关系，了解周期系的应用价值。
原子结构 与元素周 期表
交流讨论：《自主学习》
(1)概念：周期？族
(2) 元素周期律 ？元素的性质指？
区全是金属元素，非金属元素主要集中 区。 主族主要含 区，副族（过渡元素）主要含 区。
小结：分区与外围电子排布的关系 s区 元素分 IA、 布（族）IIA p 区 d 区 ds 区 IB、IIB (n-1)d10ns1-2 金属元素
IIIA→0 IIIB→ VIII 外围电 ns1-2 ns2np1-6 (n-1)d1-10 子排布 ns1-2 元素性 金属元 非金属 金属元素 质特点 素 元素
d区元素：最后一个电子填充在d能级上 的元素。结构特点：（n-1）d1-9ns1-2。 包 括ⅢB族-ⅦB族和第Ⅷ族。 ds区元素：d能级填满并且最后一个电子 填充在s能级上的元素。结构特点：（n-1） d10ns1-2，包括ⅠB族和ⅡB族。 f区元素：最后一个电子填充在f能级上的 元素。 包括镧系和锕系。d区、ds区和f区 元素称过渡元素。
2.纵列：问题2
每个纵列的价电子构型和 它们的族序数有什么联系？
18个纵列； 相等【除零族元素He（1s2）外】
主族：价电子层为ns或ns np型，价电子为最外层 电子 副族：价电子层一般出现d、f原子轨道等
3. 周期表的区域划分：问题3
纵列数： S区：2列（IA、IIA） d区：8列（IIIB---VIII） P区：6列（IIIA---VIIA、0） ds区：2列（IB、IIB） f区：镧系、锕系
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2(2l+1);
8
大学物理 第一版
15.10 原子的壳层结构
例题：试确定基态氦原子中电子的量子数。
解：氦原子有两个电子，这两个电子处于1s态，即n =1,l =0，因而ml=0。根据泡利不相容原理，这两个 电子的量子数不能完全相同，所以它们的自旋量子 数分别为1/2和-1/2。因此基态氦原子中两个电子的
上可容纳的电子数为2(2l+1);
•对于某一主壳层n，角量子数可取l=0,1,2,„,(n1)，共n种可能值，而对于每一l值，可容纳电子数 2(2l+1)种，故在主壳层n上可容纳的电子数为;
n 1 l 0
N n 22l 1 2n 2
6
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15.10 原子的壳层结构
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
0 s 2 2 2 2 2 2 2
n 1 l 0
1 p
6 6 6 6 6 6
2 d
3 f
4 g
5 h
6 i
Nn
2 8 18 32 50 72 98
10 10 10 10 10
14 14 14 14
18 18 18
22 22
26
N n 22l 1 2n2
s,p,d,f,g,h,„表示。
1
大学物理 第一版
15.10 原子的壳层结构
•对于确定的n 和 l，用n l 表示，如1s,2s,2p,„； •当一个原子的每个电子组态n和l 均被指定后，则称该原子 具有一定的电子组态，例如：Cu:1s22s22p63s23p64s13d10 •在光谱学中，谱线的命名与角量子数有关，相应于一定角动 量的线系都赋予一定的名字，如对于跃迁hv =E2-E1， E1的角量子数l =0的谱线称为锐线系s——sharp E1 E1 E1
瑞士籍奥地利物理学家。他21岁获得博士学位，并由导师 索末菲推荐为《数学科学百科全书》写了关于相对论的长 篇综述文章，受到爱因斯坦的高度赞许。25岁那年，他提 出了后来以泡利命名的“不相容原理”，从而把早期量子 论发展到极高的地步。这给当时许多正在探索原子内电子
分布问题的物理学家提供了一把金钥匙，并进而得以阐明
四个量子数分别为(1,0,0,1/2)和(1,0,0,-1/2)。
9
大学物理 第一版
15.10 原子的壳层结构
2 能量最小原理 原子处于正常状态时，原子中的电子尽可能 地占据未被填充的最低能级，这一结论叫做能量最
低原理。可见，能量较低的壳层首先被电子填充，
只有当低能级的壳层被填充满后，电子才依次向高 能级的壳层填充。 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4P, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s,6d……
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15.10 原子的壳层结构
一、原子的壳层结构
于n
1916年，W. Kossel提出多电子原子中核外电子按壳层分布的 =1,2,3,4,5,6,„的各个主壳层分别用大写字母
形象化模型。他认为主量子数n相同的电子组成一个主壳层，对应
K,L,M,N,O,P,„.等表示；在每一主壳层内，又按角量子数l分为若 干支壳层，l =0,1,2,3,4,5,„的支壳层分别用小写字母
徐光宪---规律 (n+0.7L）
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洪特定则
在等价轨道上排布的电子将尽可能占据不同的轨道，
并且自旋平行。 洪特定则表明，等价轨道半充满时，元素的原子
是比较稳定的。 Cr: 4s13d6而不是4s23d5 Nb: 5s13d4而不是5s24d3
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元素的周期律。他45岁时，因发现“泡利不相容原理”， 而获得诺贝尔物理学奖金。至今，这个原理仍是量子力学
的量子统计等微观领域的重要基础之一。
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1 泡利不相容原理 问题：原子中的电子可以分布在不同的壳层上，每 一主壳层和支壳层上能容纳多少电子呢？ 泡利不相容原理： 1925年，泡利提出：在一个原子中，不可能有两个
l =1 l =2 l =3
主线系p——principal 漫线系d——diffuse 基线系f——fundamental
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能级结构图
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二、基态原子的核外电子排布服从的规律 •泡利不相容原理
泡利（W. Pauli，1900-1958）
或两个以上的电子具有完全相同的量子态，即原子
中的任何两个电子不可能有完全相同的一组量子数
(n, l,ml,ms) 。
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每一壳层上容纳的电子数： •对于每一支壳层，对应的量子数n, l，它们的磁量 子数ml=0,±1,±2,„,±l，共有(2v+1)种可能值； 对于每一个ml值又有两种ms值。所以在同一支壳层
氢原子内电子的状态 l= 0 s l=1 p l=2 d l=3 f l=4 g l=5 h
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
1s 2s 3s 4s 5s 6s 2p 3p 4p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 6f 5g 6g 6h
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