1869年以前，科學家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了63種元素，這些元素之間似乎沒有任何聯(lián)系，好像互不相干。俄國科學家門捷列夫(Dmitry Ivanvich Mendeleev,1834～1907)在前人工作的基礎(chǔ)上，對元素及其性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，他將當時已知的63種元素依據(jù)相對原子質(zhì)量大小規(guī)律進行排列，制成的表格成為現(xiàn)代元素周期表的雛形。利用周期表，門捷列夫成功預(yù)測了當時尚未發(fā)現(xiàn)的元素(鎵、鈧、鍺)。
1913年英國科學家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產(chǎn)生X射線，發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)越大，X射線的頻率就越高，因此他認為原子核的正電荷數(shù)決定了元素的化學性質(zhì)，并把元素依照核內(nèi)正電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))排列，經(jīng)過多年修訂后才成為當代的元素周期表。隨著人們對元素地進一步認識，元素周期表得到了完善，現(xiàn)在元素周期表已經(jīng)成為人們研究化學、研究物質(zhì)的一個必備的工具。在化學學科領(lǐng)域中使用的元素周期表提供的信息更突出了元素的原子結(jié)構(gòu)信息。讓我們走進教材，充分認識元素周期表和核素。
1．元素是指原子核內(nèi)___________________相同的一類原子的總稱。2．原子一般由_______、_______和___________構(gòu)成，其中_______數(shù)等于___________數(shù)。3．碳原子、氯原子中的質(zhì)子數(shù)分別為____、_____，Na＋、Cl－中的電子數(shù)分別為_____、_____。4．金剛石和石墨、O2和O3互為_____________。
一、元素周期表的編排原則1．元素周期表的出現(xiàn)與演變
2．原子序數(shù)(1)含義：按照元素在周期表中的順序給元素的編號。(2)原子序數(shù)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝_________＝_________________。
二、元素周期表的結(jié)構(gòu)1．編排原則
4．元素周期表中的方格中的符號的意義
(2)實例——氫元素的同位素：1H、2H、3H
(3)同位素的特征①同一種元素的各種同位素的化學性質(zhì)_______________；物理性質(zhì)略有差異。②在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，同位素相互之間保持一定的_______，即各種同位素所占的_________________是相同的。
2．下列說法正確的是(　　)A．元素周期表中元素排序的依據(jù)是原子的核電荷數(shù)B．元素周期表有十六個縱列，也就是十六個族C．原子的最外層電子數(shù)相同的元素，一定屬于同一族D．電子層數(shù)相同的粒子，對應(yīng)元素一定屬于同一周期解析：元素周期表有18個縱行，B項錯；原子的最外層電子數(shù)相同的元素不一定在同一族，如He和Be，C項錯誤；電子層數(shù)相同的原子，一定屬同一周期，D項錯誤，故選A。
3．15號元素P在周期表中的位置為(　　)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族解析：畫出15號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，即可確定P元素在周期表中的位置為第三周期第ⅤA族。
問題探究：1869年，俄國化學家門捷列夫給元素設(shè)計并建造了個新家——元素周期表，具有相同電子層數(shù)的元素被分在了同一個樓層上(同周期)，具有相似性質(zhì)的一個家族(同族)的元素分在了同一個單元。你瞧，元素們正在忙忙碌碌、高高興興地搬進新家呢！
元素周期表的結(jié)構(gòu)及簡單應(yīng)用
1．形成化合物的種類最多的元素是哪一族？2．Fe最外層有2個電子，一定位于第ⅡA族嗎？探究提示：1．第ⅣA族。第ⅣA族中的碳元素形成的化合物的種類最多。2．第ⅡA族的元素最外層一定有2個電子，但最外層有2個電子的元素不一定位于第ⅡA族。Fe屬于過渡元素。
知識歸納總結(jié)：1．強化記憶元素周期表的結(jié)構(gòu)
(1)記憶口訣橫行叫周期，現(xiàn)有一至七，四長三個短，第七已排滿?？v列稱為族，共有十六族，一八依次現(xiàn)，一零再一遍。一縱一個族，Ⅷ族搞特殊，三縱算一族，占去8、9、10。鑭系與錒系，蝸居不如意，十五擠著住，都屬ⅢB族。(2)列序數(shù)與族序數(shù)的關(guān)系①列序數(shù)10，主族和副族的族序數(shù)＝列序數(shù)－10(0族除外)。
(3)過渡元素元素周期表中從ⅢB到ⅡB共10個縱行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多種元素，全部為金屬元素，統(tǒng)稱為過渡元素。
2．元素周期表的簡單應(yīng)用——元素推斷(1)利用元素的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系推斷。本方法常用于確定原子序數(shù)小于18的元素。①應(yīng)用關(guān)系。等式一：周期序數(shù)＝電子層數(shù)等式二：主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)等式三：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)
(2)利用短周期中族序數(shù)與周期數(shù)的關(guān)系推斷。
(3)利用離子電子層結(jié)構(gòu)相同的“陰上陽下”推斷具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，如aX(n＋1)＋、bYn＋、cZ(n＋1)－、dMn－的電子層結(jié)構(gòu)相同，在周期表中位置關(guān)系為則它們的原子序數(shù)關(guān)系為：a>b>d>c。
3．據(jù)原子序數(shù)確定元素位置的方法——稀有氣體定位法(1)比大小定周期比較該元素的原子序數(shù)與0族元素的序數(shù)大小，找出與其相鄰近的0族元素，那么該元素就和序數(shù)大的0族元素處于同一周期。(2)求差值定族數(shù)①若某元素原子序數(shù)比相應(yīng)的0族元素多1或2，則該元素應(yīng)處在該0族元素所在周期的下一個周期的ⅠA族或ⅡA族。②若比相應(yīng)的0族元素少1～5時，則應(yīng)處在同周期的ⅢA～ⅦA族。③若差為其他數(shù)，則由相應(yīng)差數(shù)找出相應(yīng)的族。
點撥：同周期相鄰ⅡA、ⅢA族元素的原子序數(shù)相差1、11或25。在第2、3周期中第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序數(shù)差1，在第4、5周期中因第ⅡA族、第ⅢA族間存在10種過渡元素，故元素的原子序數(shù)差11；第6、7周期中因第ⅡA族、第ⅢA族間的過渡元素中存在鑭系、錒系，故元素的原子序數(shù)差25。
　元素周期表中相鄰的元素常見“樓梯關(guān)系”。如圖是短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置關(guān)系，據(jù)此回答下列問題：(1)X元素形成單質(zhì)的分子式是_____。(2)Y元素在元素周期表中的位置為_________________。(3)Z的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_____________，寫出單質(zhì)Z與鈉反應(yīng)的化學方程式：_________________________。
解析：X、Y、Z為短周期元素，且分別屬于3個不同的周期，故X為第1周期0族的He，Y為第2周期第ⅦA族的F，Z為第3周期第ⅥA族的S。
〔素養(yǎng)應(yīng)用1〕短周期元素A、B、C在周期表中的位置如圖所示。已知B、C兩元素的原子序數(shù)之和是A元素的4倍，則A、B、C是(　　)A．Be、Na、Al　　　　B．B、Mg、SiC．O、P、Cl　　　　D．C、Al、P解析：短周期元素A、B、C，設(shè)A的原子序數(shù)為m，則B、C的原子序數(shù)分別為m＋8－1和m＋8＋1，由題意知(m＋8－1)＋(m＋8＋1)＝4m，則m＝8，故選C。
問題探究：1．質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的微粒一定是同位素嗎？2．同位素在周期表中位于同一位置，那么在周期表中位于同一位置的元素一定為同位素嗎？
原子結(jié)構(gòu)與微粒數(shù)目間的關(guān)系“四同”概念比較
知識歸納總結(jié)：1．原子的構(gòu)成微粒及作用
2．原子的構(gòu)成微粒間的數(shù)目關(guān)系(1)電中性原子
4．元素、核素、同位素和同素異形體的區(qū)別和聯(lián)系：(1)區(qū)別
2．同位素的“六同三不同”
點撥：同位素、同素異形體的判斷和理解(1)同種元素可以有多種不同的核素，即可存在不同的原子，所以元素的種類數(shù)遠小于原子的種類數(shù)。(2)1H2、1HD是由氫元素的不同同位素形成的氫氣單質(zhì)，既不屬于同位素，也不屬于同素異形體。(3)判斷某微粒是同位素還是同素異形體，關(guān)鍵是要確定微粒的類別。只有原子才可能是同位素，單質(zhì)才可能是同素異形體。
　A元素的原子最外層電子數(shù)是a，次外層電子數(shù)是b；B元素的原子M層電子數(shù)是(a－b)，L層電子數(shù)是(a＋b)，則A、B兩元素形成化合物的化學式最可能表示為(　　)A．B3A2　　　　B．BA2C．A3B2　　　　D．AB2解析：因為B的L層電子數(shù)為(a＋b)且有M層，所以a＋b＝8，又因A原子最外層電子數(shù)為a，次外層電子數(shù)為b，且滿足a＋b＝8，所以A原子有兩個電子層，且K層為2個電子，L層為6個電子，所以a＝6，b＝2。進而推知B的各電子層上的電子數(shù)分別為2、8、4。即A為O，B為Si。A、B兩元素形成化合物的化學式最可能為SiO2。
元素周期表小結(jié)：(1)元素所在周期序數(shù)＝原子的電子層數(shù)；元素所在主族序數(shù)＝原子的最外層電子數(shù)。(2)族包括四種類型：主族、副族、0族和第Ⅷ族。主族元素在族序數(shù)后面加字母A，如第ⅠA族；副族元素在族序數(shù)后面加字母B，如第ⅡB族。(3)元素在周期表中的位置包括所在周期和族，二者缺一不可，如硫元素在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族。
(4)稀有氣體的原子最外層達到8電子(He為2)穩(wěn)定狀態(tài)，化學性質(zhì)相對穩(wěn)定，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，把它們的化合價定為0，因而叫做0族。(5)元素周期表中從第ⅢB族到第ⅡB族，其中包括了第Ⅷ族，共10個縱列，全部是金屬元素，統(tǒng)稱為過渡元素。(6)為了使元素周期表的結(jié)構(gòu)美觀，分別將第六、七周期的各15種元素統(tǒng)稱為鑭系元素(57～71號)、錒系元素(89～103號)，鑭系元素和錒系元素各占一格，并在元素周期表的下方單獨列出。(7)有些族的元素存在別稱，如除氫外的第ⅠA族：堿金屬元素；第ⅦA族：鹵族元素；0族：稀有氣體元素。
〔即時訓練〕2018年9月27日，中國化學會發(fā)布IUPAC化學元素周期表(中文版)。如圖是元素周期表的一部分，已知兩塊陰影中間的3列屬于同一族。有關(guān)陰影部分的元素，下列說法正確的是(　　)A．都是主族元素B．都是副族元素C．有5種副族元素和2種主族元素D．有5種主族元素和2種副族元素解析：陰影部分在ⅡA與ⅢA族之間，被第Ⅷ族隔開，為副族元素，故B正確。
2．(2021·漢口高一檢測)下列關(guān)于現(xiàn)行元素周期表的說法正確的是(　　)A．元素周期表目前共有8個周期B．元素周期表中共有18個族，其中有主族、副族、0族和第Ⅷ族C．元素周期表中第1、2、3周期為短周期D．元素周期表中第ⅠA族全部是金屬元素解析：A項，元素周期表目前共有7個周期，故A錯誤；B項，元素周期表中共有16個族，故B錯誤；C項，元素周期表中第1、2、3周期為短周期，C正確；D項，元素周期表中第ⅠA族中H是非金屬元素，故D錯誤。
3．Ⅰ.在一百多年前，鋁被稱為“銀色的金子”，比黃金還要貴。法國皇帝拿破侖三世為了顯示其闊綽，將他的軍旗旄頭上的銀鷹換成了鋁鷹，逢盛大國宴，他拿出珍藏的鋁質(zhì)餐具，在賓客面前炫耀一番，就像國寶一樣。俄國化學家門捷列夫，當他聞名世界的時候，曾經(jīng)接受過英國化學學會的崇高獎賞——一只貌似平凡的鋁杯。(1)請指出鋁元素在周期表中的位置__________________。
(2)寫出下列信息表示的含義。
Ⅱ.推算原子序數(shù)為34、53、88的元素在周期表中的位置。

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