第2课时 核外电子排布与元素周期表
根据教材中“鲍林近似能级图”可以得出
(1)第一能级对应第___周期，原子的电子排布特点是
______，该能级组只含一个s轨道，至多能容纳__个电
子，该周期只有_____元素。
(2)第二、三能级组涉及__轨道和___轨道，分别对应二、
三周期，最外层电子从__个逐渐增加到__个。这两个能级
组所容纳的电子数分别等于第2、3周期所包含的
_________，这两个周期的元素种数恰好是原子轨道数目
的___倍。
笃学一 核外电子排布与周期和族的划分
1.
一
1s1～2 2
两种
ps
1 8
元素种数
两
(3)第四能级组对应第__周期(长周期)，从___号到___号共
包含___种元素，其中过渡元素的原子中新增的电子逐渐
填入____轨道。该能级组所能容纳的电子数_____第四周
期的元素种数，该周期的元素种数也是原子轨道数目的
_____。
(4)依次类推，第五、六、七能级组最多容纳电子数分别
为___、___、____。若有第八能级组，则最多容纳50个电
子。
由此可见，一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周
期所包含的元素种数。
19 36
18
3d 等于
两倍
18 32 32
四
(1)族的划分与原子的_______数和___________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___或______轨道上。尽管同族元素的电子层
数从上到下逐渐增加，但价电子排布_________，并且主
族元素所在族的序数等于该族元素原子的_______数。除
氦元素外，稀有气体元素原子的最___层电子排布均为
ns2np6。这种_______电子的结构是稀有气体元素原子具
有特殊稳定性的内在原因。
2． 价电子 价电子排布
ns nsnp
完全相同
价电子
全充满
外
(2)对于过渡元素的原子，价电子排布为
________________。由此可以看出，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_____相同，而
且ⅢB～ⅦB族的价电子的数目仍然与_____相同。价电子
排布为(n－1)d6～8ns2的三个族统称为Ⅷ族。ⅠB和ⅡB族则
是根据ns轨道上是有一个还是两个电子来划分的。
(n－1)d1～10ns1～2
基本
族数
原子半径
对原子来说，其本身并没有一个截然分明的界面，因此也
就不存在经典意义上的原子半径。通常所说的原子半径，
是指指定化合物中两个相邻原子的_____________的一半。
常见的原子半径有三种：共价半径，由共价分子或原子晶
体中的_______计算得出；金属半径，由____________原
子之间的最短距离计算得出；范德华半径，由_________
__________________________计算得出。
笃学二 核外电子排布与原子半径
1.
平均核间距离
核间距 金属晶体中
分子晶体
中共价分子之间的最短距离
原子半径的影响因素
原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是_________
_______，另一个因素是_________。________________，
电子之间的排斥将使原子的半径增大；而_________越
大，核对电子的引力也就越___，将使原子的半径_____。
这两个因素综合的结果是使各种原子的半径发生周期性的
递变。
2．
原子的电
子层数 核电荷数 原子的电子层越多
核电荷数
大 缩小
原子半径的周期性变化
(1)一般来说，同周期中，除_____________外，随着原子
序数的增大，元素的原子半径自左至右逐渐_____。这是
因为每增加一个电子，原子核中相应增加一个正电荷。由
于增加的电子分布在同一层上，所以增加的电子产生的电
子间的排斥作用_____核电荷增加导致的核对外层电子的
吸引作用，有效核电荷增加结果使原子半径逐渐减小。
3．
稀有气体元素
减小
小于
(2)对同主族元素的原子来说，随着原子序数的逐渐增大，
原子半径自上而下逐渐_____。这是因为电子层的依次增
加，使核电荷增加对电子所施加的影响处于_____地位，
电子间的排斥作用占了_____地位。
(3)从总的变化趋势来看，同一周期(如第四周期)的过渡元
素，自左至右原子半径的减小幅度越来越小。这是因为增
加的电子都分布在_________轨道上，它对外层电子的排
斥作用与核电荷增加带来的核对电子的有效吸引作用大致
相当，使有效核电荷的变化幅度不大。
增大
次要
主要
(n－1)d
如何用最简单的语言描述核外电子排布与元素周期表
中周期和族的划分之间的关系？
提示 (1)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。
每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余
为ns2np6。即最外层电子所在轨道的主量子数n与其对应
的周期序数相等。
(2)族序数与价电子数的关系
①主族(ⅠA～ⅦA)和副族ⅠB、ⅡB的族序数＝原子最外
层电子数。
【慎思1】
②副族ⅢB～ⅦB的族序数＝最外层(s)电子数＋次外层(d)
电子数。
③零族：最外层电子数等于8或2。
④Ⅷ族：最外层(s)电子数＋次外层(d)电子数。若之和分
别为8、9、10，则分别是Ⅷ族第1、2、3列。
如何比较微粒半径的大小？
提示 (1)同周期，从左到右，原子半径依次减小。
(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均依次增大。
(3)阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应
的原子半径，如r(Na＋)r(K＋)>r(Ca2＋)。
(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如
r(Fe2＋)>r(Fe3＋)，r(Cu＋)>r(Cu2＋)．
【慎思2】
在元素周期表中，同属长周期的4、5、6周期所包含
的元素种类数分别为18、18、32，试解释原因？
提示 据鲍林近似能级图，第4、5周期元素包含的能级为
ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，
对应两周期中各18种元素；而第6周期元素能级除ns、np
和(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道，14个电
子，对应多出14种元素。
【慎思3】
随着原子序数的递增，元素原子的外围电子排布呈周期性
的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布
重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。
每个周期所含元素种数恰好是原子轨道数目的2倍，即从
第1周期到第7周期所包含元素种数分别为2，8，8，18，
18，32，第7周期为不完全周期。
要点一 | 核外电子排布与周期和族的划分
1．
2．
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。一
般来说，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。并且主族元素所在的
族的序数等于该元素原子的价电子数。除氦元素外，稀有
气体元素原子的最外层电子排布均为ns2np6。这种全充满
电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原
因。
根据元素原子外围电子排布的特征，可将元素周期表分成
五个区域；
s区包含ⅠA、ⅡA两族元素，除氢元素外，其余都是活泼
的金属元素；
3．
p区包含ⅢA～ⅦA和0族元素，除氢元素外，所有的非金
属元素都在p区；
d区包含ⅢB～ⅦB和Ⅷ族
ds区包含ⅠB和ⅡB族，d区和ds区全是金属元素；
f区包含镧系和锕系。
特别提醒：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。
【例1】► 已知某元素＋3价离子的电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是 ( )。
A．第三周期Ⅷ族 B．第三周期ⅤB族
C．第四周期Ⅷ族 D．第四周期ⅤB族
解析 ＋3价离子的核外有23个电子，则原子核外有26个
电子，26号元素是铁，位于第四周期Ⅷ族。
答案 C
由电子排布式来推断元素时有这样的规律：最外层
np能级上有电子的一定是主族(或0族)元素，其内层
已饱和，n为周期序数，最外层电子数即为主族序数；
若最外层只有ns能级上有电子，价电子排布为(n－
1)d1～10ns1～2，则为过渡元素。
【体验1】►
(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，则其他两个电子必为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。
影响因素：核对外层电子的吸引作用使原子半径减小；电
子间的排斥作用使原子半径增大。
变化规律：
同一周期从左到右，增加电子产生的电子间的排斥作用小
于核电荷数增加导致的核对外层电子的吸引作用，使原子
半径逐渐减小。
同一主族自上到下，核电荷数增加对外层电子的吸引作用
小于增加电子间的排斥作用，使原子半径逐渐增大。
要点二 | 核外电子排布与原子半径
1．
2．
归纳总结：原子半径的变化规律
(1)同一周期随原子序数的增加原子半径逐渐减小。
(2)同一主族中一般是随原子序数的增加，原子半径逐渐增
大。
(3)电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，其微粒半径越
小。
(4)同一元素的原子半径，大于其阳离子半径，小于其阴离
子半径。
如比较Ca2＋和Cl－先看电子层数，若相同；再看核电荷数：
Ca2＋>Cl－，因此半径大小为(Cl－)>(Ca2＋)。
判断半径大小并说明原因：
(1)Sr与Ba (2)Ca与Sc (3)Ni与Cu
(4)S2－与S (5)Na＋与Al3＋ (6)Sn2＋与Pb2＋
(7)Fe2＋与Fe3＋
解析 依据“要点二”提供的规律一一作出判断。
【例2】►
答案 (1)Ba>Sr 同族元素，Ba比Sr多一个电子层；
(2)Ca>Sc 同周期元素，Sc核电荷数多；
(3)Cu>Ni 同周期元素，Cu次外层为18电子，屏蔽作用
大，有效核电荷数小，外层电子受到的引力小；
(4)S2－>S 同一元素，电子数越多，半径越大；
(5)Na＋>Al3＋ 同一周期元素，Al3＋核电荷数大；
(6)Pb2＋>Sn2＋ 同一族元素的离子，正电荷数相同，但
Pb2＋比Sn2＋多一电子层；
(7)Fe2＋>Fe3＋ 同一元素离子，电子越少，正电荷数越高，
则半径越小。
在中学要求的范畴内可按“三看”规律来比较微粒半
径的大小。
“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层越多，
半径越大。
“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越
大，半径越小。
“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同
时，核外电子数越多，半径越大。
【体验2】► 下列元素原子半径依次增大的是 ( )。
A．C、N、O、F
B．Mg、Al、Si、S
C．B、Be、Mg、Na
D．Mg、Na、K、Ca
解析 在元素周期表中，同一周期从左至右原子半径逐渐
减小，同一主族从上至下原子半径逐渐增大。
答案 C
【体验3】► 具有相同电子层结构的三种微粒An＋、Bn－、C，下
列分析正确的是 ( )。
A．原子序数的关系是C>B>A
B．微粒半径的关系是Bn－>An＋
C．C一定是稀有气体元素的一种原子
D．原子半径的关系是AB；又据“阴前阳下，径小序大”的
规律可知，离子半径的关系为An＋
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