第一讲元素周期性

1 s 2 2 s 2 2 p 63 s 2 3 p 6 3 d 3 4 s 2 ⑶ B的N层比A的N层多4 个电子 ，A的N 层为4 s 2 ，则B的N层电子排布应为 4 s 2 4 p 4 ，即B的电子排布式 ：1 s 2 2 s 2 2 p 63 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 4 最后可推知 ：A是钒(V) ，B是硒(Se) 。
非金属三角区 周期系已知118种（09年）元素中只有23种非金 属（包括稀有气体），它们集中在长式周期表p 区右上角三角区内。
1 2 3 4 5 6 7
IA H 1
准金属 非金属
2
氢
IIIA 5 BBaidu Nhomakorabea
IVA 6 C
VA 7 N
VIA VIIA 8 9 O F
氦
10 18
He
Ne Ar
硼
13 31 49
Rb
38 Sr 39
IVB VB VIB VIIB 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn Y
40 Zr 41 Nb 42 Mo 43
VIII 26 Fe 27 Co
IB IIB 28 Ni 29 Cu 30 Zn
铝 硅 磷 硫 氯 氩
31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
练习
3、元素A的简单离子能够形成氨配位化合物 ， 该配合物的配离子的电荷数正好等于A所处的族 数 ，且 A 的氢氧化物具有两性 ，问 ： ⑴ A 属于第几周期 、第几族 、什么区的元 素？ ⑵ 写出 A 的原子序数和元素符号 ； ⑶ 写出 A 的核外电子分布式 。 ⑴ A 属于d s区元素 ，是第四周期ⅡB族元素 。 ⑵ A的原子序数为30 ，元素符号为Zn 。 ⑶ A的核外电子分布式为1 s 2 2 s 2 2 p 63 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2
练习
1、写出5s1的4个量子数。 n=5,l=0,m=0,ms=+1/2或-1/2 2、写出3d1的4个量子数。 n=3,l=2,m=0或+1或-1或+2或-2，ms=+1/2或1/2 2、判断正确与否 ① n=3 l=3(× ) 0或1或2 ② n=2 l=0 m=+1 (× ) m=0 ③ 2d (× ) 相当n=2 l=2
4、A 、B两元素，A 原子的 M 层和 N 层的 电子数分别比 B 原子的 M 层和 N 层的电子 数少 7 个和4 个 。写出 A 、B 两元素的名称 和元素符号，分别写出它们的电子排布式 。 ⑴ 因为B的N层比A的N层多4 个电子 ，这4 个电子必然要填入4 p轨道 (n+0.7l) 4s< 3d< 4p，所以B的3 d 轨道一定是全满的 。 因此B的K、L和M层均填满 。 ⑵ A的M层比B的M层少7个电子 ，所以A 的M层电子排布为3 s 2 3 p 6 3 d 3 ，这样A的 K、L层应全满 ，4 s 也全满 (∵ E3d >E4S ) ， 则可以推出A的电子排布式 ：
原子半径、离子半径
同周期左至右元素原子半径一般逐渐减小， 同族，特别是同主族元素从上至下，原子半 径逐渐增大，副族元素半径变化较复杂。 同种元素：阴离子半径＞原子半径＞阳离子 半径
练习
1、已知某元素在第四周期、ⅥB族，问：电子组态？ 元素？区？性质？ 近似能级组：第4能级组，4s3d4p (n+0.7l) 性质： （ⅥB族）金属、d区、最高价+6；电子组态： [Ar]3d54s1；元素：Cr。 2、29号元素价电子组态？区？能级总数？ 价电子组态：3d104s1； ds区；能级总数=7 （1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s）。[Ar]3d104s1
练习
写出3d的主量子数和角量子数：n= 3 、l= 2 ;写出4s1的磁量子数：m= 0 。 4p---4、1 2s---2、0 正确描述3s（p、d?)电子在核外空间运动状 态的一组量子数是 （ ） A、(3,0,0,＋1/2) B、（3,1,+1,＋1/2） C、（3,2,+2,＋1/2）D、（3,3,+3,＋1/2) A (若3p-B、3d-C、3f?)
元素分区 长式周期表的主表从左到右可分为s区，d区， ds区，p区4个区；副表(镧系和锕系)是f区元 素
s
d f
ds
p
元素分区与原子的价电子构型
s区： ns1-2 IA、ⅡA p区： ns2np1-6 ⅢA- 0族 d区： (n-1)d1-9ns1-2 如：Cr3d54s1(价层） ⅢB - Ⅷ ds区： (n-1)d10ns1-2 IB、ⅡB f区：（n-2)f0-14 (n-1)d0-2ns2 ⅢB X2+ 的价电子构型为3d9 ， X原子属哪一区？ X原子价电子构型为3d104s1, X原子属ds区。
57 La 58 Ce 59
Tc
44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49
In
50 Sn 51 Sb 52 Te 53
I
54 Xe
镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅 锔
U
93 Np 94 Pu 95Am 96 Cm 97 Bk 98
Pr
60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65
Tb
66 Dy 67 Ho 68
Er
69Tm
70 Yb 71
Lu
89 Ac 90 Th 91 Pa 92
锫 锎 锿 镄
Cf
99 Es 100 Fm 101Md 102No 103 Lr
钔 锘 铹
副族元素与过渡元素
副族元素较明确，除主族元素外（注意8族 的写法-Ⅷ ）的其他元素。过渡元素的概念较 活，不十分明确，较多书不将IB、ⅡB列入 过渡元素中。
习题
在两种短周期元素组成的化合物中，若它们 的原子个数之比为1：3时，设这两种元素的 原子序数分别为a和b，则下列对a和b可能的 关系概括得最完全的是（ ）。 ① a=b+4 ②a+b=8 ③a+b=30 ④a=b+8 ⑤a=b+5 A.只有② ③ ⑤ B.只有① ② ③ ④ C.只有① ④ ⑤ D. ① ② ③ ④ ⑤ 答案： D
③ 磁量子数 (m) 对应与原子轨道（描述 不同的空间伸展方向） 取值 0,±1, ±2……±l ，受l制约, 共 有(2l+1) 个值 意义 表示电子云在空间的取向（一种 取向为一个原子轨道） 如l=2 则 m=0,+1,-1,+2,-2 共5种 取向
④ 自旋量子数 (ms ) 对应自旋电子 + 1/2 , - 1/2 、 或者↑↓表示。 知道了四个量子数，我们便可确定核外 某个电子的空间运动状态。
Si
P
16
S
17
Cl
5 铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 6 铯 钡 La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 112 87 Fr 88 Ra 89-103 104 Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 111 118 114 116 7 钫 镭 Ac-Lr 钅 杜 钅 喜 钅 卢 钅 麦 Uun Uuu Uub 波 钅 黑 钅 镧系 锕系
维尔纳长式周期表
1 氢
3
IA 1 H
2
2 锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB
37
IIA Li 4 Be
IIIA IVA 5 B 6 C
13
VA VIA VIIA 7 N 8 O 9 F
15
氦
He
10 Ne 18 Ar
硼 碳 氮 氧 氟 氖
Al
14
4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
习题
A、B、C、D是短周期元素，A元素的最高价 氧化物的水化物与它的气态氢化物反应得到 离子化合物，1摩该化合物含有42摩电子，B 原子的最外层电子排布式为nsnnp2n。C、D 两原子的最外层电子数分别是内层电子数的 一半。C元素是植物生长的营养元素之一。 试写出： ⑴A、B元素形成的酸酐的化学式 ； ⑵D与A反应的化学方程式 ； ⑶A、C元素气态氢化物的稳定性大小 < （分子式表示）。
4个量子数（补充）
4个量子数 ① 主量子数 (n) 描述电子的主层-能层 取值 n=1, 2, 3,4,5,6,7…… 符号 K,L,M,N,O,P,Q……. 意义 a,表示电子能量的高低 ;b,表示 电子离核远近
② 角量子数 （l） 对应于能级,描述电子亚层 取值 l=0, 1, 2, 3, 4, ……(n-1)受 n 制约 符号 s, p, d, f, g 意义 1.表示电子能级（亚层）的符号和数目； 2.表示电子云（轨道）的形状 s-球形； 3.在多电子原子中,l与n共同决定电 子的能量高低。:例如：E4s＜ E4p l=0 3s n=3 l=1 3p l=2 3d
小结
周期：周期数=电子层数=最大n值=近似能级组组数 同周期左至右元素金属性降低，非金属性升高。 族：主族元素的族号数=最外层电子数（ns+np)=最 高氧化数（化合价） 副族元素的族号数大多=价电子数[（n1)d+ns]电子数 同族主族元素，从上至下，金属性增强，非金 属性减弱，副族元素，从上至下，金属性一般是减 弱的。
14暑期化学竞赛辅导 无机化学部分
吴庆轩 2014.8
第一讲
元素周期系
元素周期系
元素周期律,元素周期系及元素周期表
周期性:元素性质周期性变化,并呈非机械重复。 (碱金属开始,稀有气体结尾) 周期律:核外电子排布呈周期性,导致元素呈周 期性递变。二者统一为周期律。 周期表:周期律的具体表达形式。
元素周期表 1869年，俄国化学家门捷列夫在总结对 比当时已知的60多种元素的性质时发现化 学元素之间的本质联系：按原子量递增把 化学元素排成序列，元素的性质发生周期 性的递变。这就是元素周期律的最早表述。 目前使用最多的是维尔纳长式周期表。
分析
① a=b+4（Li3N 3+4=7、AlF3 9+4=13、 Na3P 11+4=15、B2H6 1+4=5） ②a+b=8 NH3 7+1=8 ③a+b=30 AlCl3 13+17=30 ④a=b+8 ClF3 9+8=17 ⑤a=b+5 C2H6 1+5=6 设题：同上条件，改问符合a=b+4条件的共 有几种？答案：4种。
基态原子组态（电子排布）
基态原子电子组态“遵循三原理”
1）、泡利原理 在同一原子内，不允许有四个量子数完 全相同的电子存在。 2）、洪特定律 在等价（简并）轨道上填充电子，将尽 可能多占不同轨道且自旋方向相同。
3) 能量最低原理 —— 基态原子是处于最低 能量状态的原子。半满、全满时，原子 的能量较低。 构造原理图
处于非金属三角区边界上的元素兼具金属 和非金属的特性，有时也称“半金属”或“准 金属”，例如，硅是非金属，但其单质晶体为 具蓝灰色金属光泽的半导体，锗是金属，却跟 硅一样具金刚石型结构，也是半导体;又例如， 砷是非金属，气态分子为类磷的As4，但有金 属型的同素异形体，锑是金属，却很脆，电阻 率很高，等等，半金属的这类两面性的例子很 多。
碳
14
氮
15
氧
16 34 52
氟
17 35 53
氖 氩
36 Kr
Al Ga In Tl
铝 镓 铟
81
硅
32 50
Si Ge
磷 砷
51
P
硫
S
氯 溴
I
Cl Br
33 As
Se Te Po
锗 锡
硒 碲
84
氪
Sn
Sb
54
锑
83 Bi
碘
85 At
氙
86
Xe Rn
82 Pb
铊
金属
铅 114
铋
钋 116
砹
氡
118
1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 5g
构 造 原 理
能级能量高低次序(存在“能级交 错”)
补充：近似能级组
徐光宪近似规则(n+0.7l)确定能量相近的能级为同一 能级组 n为主量子数,l为副量子数。亚层的符号及对应数值： l=0, s轨道; l=1,p; l=2,d; l=3,f; l=4,g。 例如：第四能级组4s3d4p 按(n+0.7l)计算数值为：4.0，4.4，4.7 近似能级组是元素划分周期的依据。 失电子次序按(n+0.4l)计算，能量高的先失。 4s、3d共存时，先失4s电子。
基态原子电子组态(电子排布）
练习：17Cl 1s22s22p63s23p5 [Ne] 3s23p5 22s22p63s1 1 Na 1s [Ne] 3s 11 22s22p63s23p63d104s1 Cu 1s 29 [Ar] 3d104s1 22s22p4 [He] 2s22p4 O 1s 8 3+：[Ar] 3d5 Fe Fe 26