师：今天我们要学习的内容是人教版必修2第一章第一节元素周期表核素，这是本节课要达成的五个学习目标。这一节课我们将认识一种学习和研究化学科学非常重要的工具——元素周期表。它跟我们之前学的价态类别二维图一样，可以帮助我们更好地分析和预测物质的性质。那么元素周期表的发展历史是怎样的呢？我们一起来了解一下。
18世纪发现的元素越来越多，科学家们尝试从这些元素中寻找分类方法，以求发现系统的元素体系。屏幕上列出的这些科学家都提出了有代表性的元素分类方法，他们的研究为门捷列夫元素周期表的诞生奠定了基础。1869年2月，俄国化学家门捷列夫编成了他第一张元素周期表，1871年又对第一个元素周期表进行了修订。现在提到元素周期表，我们第一个想到的就是门捷列夫，跟前面那些科学家相比，门捷列夫的出色之处在哪里呢？第一个在于他敢于对当时公认的原子量提出质疑。当时门捷列夫是按照相对原子质量的大小，由小到大对元素进行编排。在编排过程中，他发现有些元素的相对原子质量不符合他发现的元素编排规律，所以提出要重测相对原子质量。第二个出色之处就是他大胆地给未发现的元素预留了空位，还准确地预言了这些元素的性质。
我们来看一个典型例子，1871年门捷列夫预言了类铝这种元素的存在，还预测了它的一些性质。四年后，科学家布瓦博德朗发现了镓这种元素，通过测定发现其性质跟门捷列夫的预言非常相似，这就是门捷列夫非常突出的两个地方。
我们来看这张图，是1869年门捷列夫第一张元素周期表的手稿。刚刚过去的2019年是国际化学元素周期表年，全世界范围举办了一系列庆祝活动，纪念元素周期表诞生150周年。150年过去了，元素周期表不断演变发展，随着人们对科学认识的不断进步，现在填充的元素增多了，对周期排列的规律也有了更进一步的认识。我们现在课本附页后面的周期表叫做长式周期表，那我们现在用的这种周期表又是按照什么样的分类方法对元素进行编排和分类的呢？下面我们一起来了解一下。这里列出的是1 - 18号元素，我们以1 - 18号元素为例来研究元素周期表的编排原则。1 - 18号是我们在周期表里面给元素定的编号，叫做原子序数。我们把1 - 18号元素的原子结构示意图也列出来，请同学们思考三个问题。第一，周期表中各元素的原子序数是怎样确定的呢？第二，同行元素核外电子排布有什么特点？第三，同列元素核外电子排布又有什么特点？好，相信同学们已经有了自己的一些想法，我们一起来看一看。我们看氢，原子序数是1，氢原子的质子数也是1。再看氧，它是8号元素，原子序数为8，它的质子数也为8，核电荷数也为8。从这里我们就可以发现，原子序数等于核电荷数，也等于原子的质子数，当然在原子中也等于核外电子数。
第二个问题，看第二横行，大家会发现这些元素原子的核外电子层数都是2。再看第三横行，它们原子核外电子层数都是3。也就是说同一横行的这些原子，电子层数是一样多的。那同列又有什么规律呢？看第一纵列，这三个元素原子最外层电子数都是1。再比如说第四纵列，它们原子的核外最外层电子数都是4。从这里我们又可以得到，排在同一列的元素，它们原子的最外层电子数是相同的。好，下面我们来总结一下元素周期表的编排规则。原子序数就是按照元素在周期表中的顺序给元素编的号。原子序数等于核电荷数，等于质子数，等于核外电子数。我们把同一横行叫做同一周期，是把电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序从左到右排成一个横行。一列叫做族，族是把最外层电子数相同的元素按照电子层数递增的顺序由上到下排成纵列。
好，了解了周期表的编排原则，那它的结构是怎样的呢？下面同学们跟着老师一起来发现一下。先看横行，第一、二、三横行的元素总数都比较少，我们称为短周期；第四、五、六、七横行元素总数比较多，我们叫它长周期。这里同学们有没有发现有两个格子填充的元素不止一种，在这两个地方称为镧系和锕系，每个格子里面填充了15种元素。我们把刚刚的发现简单归纳起来，就是三短四长，镧系、锕系躲一格。请大家再来看每一周期的元素总数，依次是2、8、8、18、18、32和32种。大家看一看这一个数值跟每一周期的最后一个元素，我们称为零族元素，也就是稀有气体元素，它的原子序数又有什么关系呢？稀有气体的原子序数依次是2、10、18、36、54、86和118。大家请看第二周期，氖的原子序数是10，10减去上一周期稀有气体元素氦的原子序数2，10 - 2 = 8，刚好就是第二周期的元素总数。再比如我们看一下86号的氡，在第六周期的最后一个，86减上一周期54号氙的原子序数，减出来刚好就是32，也就是说第六周期的稀有气体原子序数减去第五周期稀有气体原子序数，减出来刚好就是第六周期的元素总数。
由此，我们又可以总结得到一个等式，各周期的元素总数等于本周期0族元素和上一周期0族元素的原子序数之差。那么大家就发现了，我们要么可以记住每一周期0族元素的原子序数，要么记住每一周期的元素总数，这两个数值实际上是可以互推的。横行的规律我们发现完了，下面我们来看看纵列。总共有18个纵列，我们分成16个族，前面标的是罗马数字，依次数过来分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、0 。这个规律很好记，就像报数一样。那同学们又会发现为什么18个纵列是16个族呢？因为有一个族占了三个纵列，这个族叫第Ⅷ族。在这个位置，有些族罗马数字后面会标上A，这个表示主族，总共有7个主族。有些族的后面会标上B，代表的是副族，同样是有7个。最后一纵行是稀有气体元素，它们的化合价我们定为0，所以称为0族。所以族的规律我们总结起来就是7主7副08族。下面我们来梳理一下刚刚发现的元素周期表的结构。
周期来讲，1、2、3周期元素总数分别是2、8、8，我们称为短周期；4、5、6、7周期元素总数比较多，分别是18、18、32、32，我们称为长周期。第六、第七周期都比第五周期多了14种元素，原因就是这里的镧系和锕系，一个格子里面填了15种元素。周期的规律是周期数刚好等于电子层数，也就是说原子结构示意图写出来电子层数有多少层，那该元素就在第几周期。
下面我们梳理一下族的规律。族总共分成四种，主族、副族、第Ⅷ族和0族。主族同样有7个，注意表示主族要写罗马数字，然后后面跟着A。副族同样有7个，在罗马数字后面跟着B。第Ⅷ族不标A也不标B，它占了三个纵行，具体位置在第七副族和第一副族的中间。0族是稀有气体元素。这里面族又有什么规律呢？主族的序数刚好等于最外层电子数。比如说我们熟知的硅，写出原子结构示意图是2、8、4，它的最外层电子数是4，那它就应该是在第ⅣA族。这里大家要注意，我们这里强调的是主族，如果是副族、第Ⅷ族，不一定满足这样的规律。
下面老师要考同学们，请同学们拿出一张方格纸，做四项工作。第一，标出所有的周期和族的序数。第二，请在上面标出周期表的轮廓。第三，请写出所有的稀有气体元素。第四，把稀有气体的原子序数标上。好，同学们都做完了吗？我们一起来对答案。周期总共是7个，纵列依次排过来，从数字来看是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、0 。在这里大家要特别注意主族跟副族的分界，这里是第ⅡA族，接着下来就是第ⅢB族，然后这里是第ⅡB族，接着是第ⅢA族，注意这两个变化。同时注意第Ⅷ族是介于第ⅦB族和第ⅠB族的中间。