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核外电子排布与原子半径【教学目标】1.了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因；2.明确原子结构的量子力学模型的建立使元素周期表的建立有了理论依据。【教学重难点】了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因；【教师具备】多媒体课件【教学方法】讨论式启发式【教学过程】m【学生活动，教师可适当引导】先复习回顾了有关元素周期表的知识，然后利用鲍林近似能级图在交流研讨中我们知道了周期的划分与能级组有关，而且每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的2倍，主量子数（n）对应周期序数。在族的划分讨论中我们又知道了族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关；主族元素中有这样的关系：族的序数等于价电子数，最外层电子即为价电子；过渡元素则也有一些关系：价电子排布却基本相同，（n－1）d1～10ns1～2；ⅢB～ⅦB副族：价电子数等于族序数。最后还了解了s区、p区、d区、ds区、f区元素的价电子排布特点。【联想质疑】我们知道，原子是一种客观实体，它的大小对其性质有着重要的影响。那么，人们常用来描述原子大小的“半径”是怎样测得的？元素的原子半径与原子的核外电子排布有关吗？在元素周期表中，原子半径的变化是否有规律可循？w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【复习回顾】让学生活动回忆必修课本中学过的对应的知识。在周期表中，同一周期从左到右，随着核电荷数的递增原子半径逐渐减小；同一主族从上而下，随着核电荷数的递增原子半径逐渐增大。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m其中影响原子半径的因素：电子层数相同，质子数越多，吸引力越大，半径越小；最外层电子数相同，电子层数越多，电子数越多，半径越大。还有一个比较半径大小的方法：首先比较电子层数，电子层数越多，半径越大；如果电子层数一样，则比较核电荷数，核电荷数越大，半径越小；如果电子层数和核电荷数都一样，那就比较最外层电子数，最外层电子数越多，半径越大。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【过渡】从现代量子力学理论中，我们知道核外电子是在具有一定空间范围的轨道上运动，而且是无规则的，我们只知道电子存在的概率，那整个原子的半径又是如何得到的呢？【学生阅读】课本P17的原子半径和追根寻源。【学生归纳，教师可适当引导】首先将原子假定为一个球体，然后采用一些方法进行测定。常用的一种方法是根据固态单质的密度算出1mol原子的体积，再除以阿伏加得罗常数，得到一个原子在固态单质中平均占有的体积，再应用球体的体积公式得到原子半径。还有一种方法是指定化合物中两个相邻原子的核间距为两个原子的半径之和，再通过实验来测定分子或固体中原子的核间距，从而求得相关原子的原子半径。有三种半径，分别为共价半径、金属半径和范德华半径。【讲解】共价半径由共用电子对结合（共价键）结合的两个原子核之间距离的一半，比如氢气(H2)，两个氢原子共用一对电子形成，测得两原子间原子核距离，然后除以2就得到一个半径，我们称之为共价半径。金属半径是金属晶体中两个相邻金属原子原子核距离的一半，这种半径比共价半径要大，因为金属原子与金属原子之间未共用电子，也就是两原子间没有重叠。（可以画图来讲解）范德华半径或者简称范氏半径，主要针对的是那些单原子分子（稀有气体），也就是相邻两原子间距离的一半，所以范德华半径都比较大。【板书】三、核外电子排布与原子半径w.w.w.k.s.5.u.c.o.m1.原子半径共价半径金属半径w.w.w.k.s.5.u.c.o.m范德华半径【过渡】了解完原子半径之后，我们接下来要讨论元素的原子半径与原子的核外电子排布是否有关，并且得出结论。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【指导分析图1-2-10主族元素的原子半径变化示意图】1.观察同一周期元素原子半径的变化.2.观察同一主族元素原子半径的变化.【师生共同分析归纳】1.同一周期主族元素原子半径从左到右逐渐变小,而且减小的趋势越来越弱。这是因为每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷，正电荷数增大，对外层电子的吸引力增大，使外层的电子更靠近原子核，所以同一周期除了稀有气体外原子半径是逐渐减小的。但由于增加的电子都在同一层，电子之间也产生了相互排斥，就使得核电荷对电子的吸引力有所减弱。所以半径变化的趋势越来越小。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m2.同一主族元素原子半径从上而下逐渐变小。这是因为没增加一个电子层，就使得核电荷对外层的电子的吸引力变小，而距离增加得更大，所以导致核对外层电子的吸引作用处于次要地位，原子半径当然逐渐变小。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【指导分析图1-2-11】w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【归纳】从总的变化趋势来看，同一周期的过渡元素，从左到右原子半径的减小幅度越来越小。【思考】为什么会有这种情况产生？【讲解】以第四周期为例，这是因为增加的电子都分布在d的轨道上，从钪到钒半径是逐渐减小的，由于d轨道的电子未充满，电子间的作用较小，而核电荷却依次增加，对外层电子云的吸引力增大，所以原子半径依次减小。到铬原子时，d轨道处于半充满状态，这种情况会使能量达到较低，核电荷虽然仍在增加，但对外层电子云的吸引力增大得并不多，所以使半径有些增大。到锰时，4s轨道电子增加，电子间的作用，核电荷增加带来的核对电子的吸引作用减缓。铁、钴、镍d轨道未处于半充满或全充满状态，核电荷增加带来的核对电子的吸引作用缓缓增加，所以半径又有所下降。而铜、锌d轨道处于全充满状态，处于能量较低状态所以又使半径增大。总之，在过渡元素中，外层电子对外层电子的排斥作用与核电荷增加带来的核对电子的吸引作用大致相当，使有效核电荷的变化幅度不大。【板书】2.原子半径的周期性变化w.w.w.k.s.5.u.c.o.m主族元素：同一周期从左到右逐渐减小，同一主族从上而下逐渐增大过渡元素：同一周期呈波浪式变化，同一族仍是从上而下递增【板书设计】三、核外电子排布与原子半径1．原子半径共价半径w.w.w.k.s.5.u.c.o.m金属半径w.w.w.k.s.5.u.c.o.m范德华半径2.原子半径的周期性变化w.w.w.k.s.5.u.c.o.m主族元素：同一周期从左到右逐渐减小，同一主族从上而下逐渐增大过渡元素：同一周期呈波浪式变化，同一族仍是从上而下递增