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第二节 原子结构与元素的性质 1、原子的外层电子结构和元素的分区 元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。周期表中的元素可根据原子的外层电子结构特征划分为5个区。如图所示： （1）s区元素：最外层除有两个1～2个s电子，次外层无d电子，价电子构型ns1～2，包括IA、IIA族的所有元素。 （2）p区元素：最外层除有两个s电子外，还有1～6个p电子（He无p电子）。价电子构型为ns2np1～6，包括ⅢA→ⅦA和零族（He除外）。 （3）d区元素：最外层有两个s电子，次外层有1～8个d电子，价电子构型为(n–1)d1～8ns2（个别例外），这个区包括ⅢB→Ⅷ族，其中Ⅷ族包括三个竖列。 （4）ds区元素：最外层有1～2个s电子，次外层d电子全满，价电子构型为（n–1）d10ns1～2，包括IB，IIB族元素。 （5）f区元素：最外层有两个s电子，次外层s电子和p电子已全满，d电子0～2个，倒数第三层1～14个f电子（个别例外）。价电子构型为(n–2)f0～14(n–1)d0～2ns2。这个区指包括镧在内的镧系元素和包括锕在内的锕系元素。 2、核外电子排布和周期表的关系 周期表有7个横行，表示七个周期；18个纵行。从左到右，各主副族元素的排列顺序已在元素的分区示意图中反映出来了。通常把周期表的各副族元素和第Ⅷ族元素叫过渡元素。除零族外，周期表共有三大部分：①主族元素，在表中左右两端；②过渡元素，在表的中部；③镧系和锕系，在表的底部。 （1）元素的电子层数＝周期数。 （2）主族元素原子的价层电子数＝该元素在周期表中的族数。 当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高氧化态。 （3）副族元素（除镧系、锕系外） ⅢB→ⅦB可失去ns2和(n–1)d轨道上的全部电子。所以，最高正价数＝族数。 Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分d电子，所以最高正价低于族数(8)，只有Ru和Os可表现八价。 I B可失去ns1电子和部分(n–1)d电子，所以I B的族数＜最高正价，II B只失去ns2电子，II B族数＝最高正价。 3、核外电子排布与元素周期系 元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复的结果。 根据原子核外电子排布原则和原子光谱实验结果，可以得到各元素原子的电子层结构。 元素原子电子排布呈现周期性变化，根据这种变化可将周期系分为7个周期、16个族或18列。 第一周期只包括H、He两种元素，其电子组态为1s1~2。 第二周期包括从Li到Ne共8种元素，Li、Be的电子组态为[He]2s1~2，B到Ne的电子组态为[He]2s22p1~6。 第三周期与第二周期相似，包括从Na到Ar共8种元素，Na、Mg的电子组态为[Ne]3s1~2，Al到Ar的电子组态为[Ne]3s23p1~6。 第一、二、三周期元素中，电子依次排布在s和p轨道，包含的元素较少，称为短周期。 第四周期包括从K到Kr共18种元素。由鲍林原子轨道近似能级图可知：第四周期元素3d和4s轨道出现能级交错，即E3d＞E4s，K、Ca的最后一个电子依次填充在4s轨道，其电子组态为[Ar]4s1~2。从21号元素Sc到30号元素Zn，最后一个电子依次填充在3d轨道，电子组态为[Ar]4s23d1~10。但Cr、Cu例外，电子组态分别为[Ar]4s13d5，[Ar]4s13d10。从31号元素Ga到36号Kr，最后一个电子依次填充在4p轨道，电子组态为[Ar]4s23d104p1~6。 第五周期与第四周期类似，包括从37号元素Rb到54号元素Xe共18种元素。其中Rb、Sr最后一个电子填充在5s轨道，其电子组态为[Kr]5s1~2。从39号元素Y到48号元素Cd共10种元素，最后一个电子依次填充在4d轨道，电子组态为[Kr]5s24d1~10。 4、元素性质的周期性变化 元素的性质指元素的金属性、非金属性、元素的主要化合价、原子半径、元素的第一电离能、电负性。 项目 同周期（从左到右） 同主族（从上到下） 最外层电子数（价电子） 由1逐渐增到7 相同 主要化合价 最高正价由＋1→＋7 负价由－4→－1 最高正价相同（除F、O外） 原子半径 逐渐减小（稀有气体除外） 逐渐增大 金属性与非金属性 金属性减弱、非金属性增强 金属性增强、非金属性减弱 单质的氧化性与还原性 氧化性逐渐增强、还原性逐渐减弱 氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强 非金属气态氢化物 生成由难到易，稳定性由弱到强 生成由易到难，稳定性由强到弱 原子得失电子能力 得电子由小到大，失电子由大到小 得电子由大到小，失电子由小到大 5、原子半径的周期性变化 原子半径的大小取