根据核外电子排布的三原则和光谱实验的结果，可以得到周期系中各元素原子的电子层结构，见表1-4。
表1-4 各元素原子的电子层结构
续表
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注：单框中的是d区、ds区元素，双框中的是f区元素（见后文）。
要注意的是核外电子排布的三原则，对绝大多数原子是适用的。随着核外电子的数目逐渐增多，电子间的相互作用增强，核外电子的排布就越显复杂。对某些元素，如第五周期，尤其是第6周期镧系元素和第7周期锕系的某些元素，光谱实验测定的结果常出现“例外”的情况。如：
元素 按三原则排布 实际
第五周期 铌41Nb [Kr]4d35s2 [Kr]4d45sl
钌44Ru [Kr]4d65s2 [Kr]4d75s1
第六周期 钆64Gd [Xe]4f86s2 [Xe]4f75d16s2
因此，对某些元素原子的电子排布，还应该尊重实验事实，加以确定。
（二）原子的电子层结构与周期的划分
为什么元素性质会有周期性的变化呢？人们发现，随着原子序数（核电荷）的增加，不断有新的电子层出现，并且最外层的电子的填充始终是从ns1开始到ns2np6结束（除第一周期外），即都是从碱金属开始到稀有气体结束，重复出现。由于最外电子层的结构决定了元素的化学性质，因此就出现了元素性质呈现周期性变化。同时表明，元素性质呈现周期性的变化规律（周期律）是由于原子的电子层结构呈现周期性所造成的。
原子的电子层结构、能级组的划分、周期的划分有以下的关系，如表1-5所示。
表1-5 周期数与能级组数和最大电子容量关系
即 【周期数=能级组数=电子层数】
由能级组和周期的关系可知，能级组的划分是导致周期表中各元素能划分为周期的本质原因。第七周期为未填满周期。
（三）原子的电子层结构与族的划分
按长周期表（见附页），族的划分是把元素分为16个族，排成18个纵行，其中
8个主族（A族）：ⅠA—ⅧA （0族）ⅧA族为稀有气体元素
8个副族（B族）：ⅠB—ⅧB （Ⅷ族）ⅧB族占了三个纵行
【族数=价电子层上电子数（参与反应的电子）=最高氧化值】
ⅧB族只有Ru和Os元素的氧化值可达+8，ⅠB族有例外。
价电子层为参与反应的电子层，主族的价电子层为nsnp，副族的价电子层为（n—1）dns。族数与价层电子构型（electron configuration）的关系见表1-6。
表1-6 族数与价层电子构型的关系
要特别注意，ⅠB、ⅡB族与ⅠA、ⅡA族的主要区别在于：ⅠB、ⅡB族次外层d轨道上电子是全满的，而ⅠA、ⅡA族从第四周期开始元素才出现次外层d轨道，且还未填充电子。
同一族的元素价电子层构型相似，故它们的化学性质十分相似。
（四）原子的电子层结构与元素的分区
根据各元素原子的核外电子排布以及价电子层构型的特点，可将【长式周期表中的元素分为五个区】。如图1-20所示。
图1-20 周期表中元素分区
（1）s区元素 最后一个电子填充在s轨道上的元素属s区元素。
包括ⅠA族和ⅡA族元素，价层电子构型为ns1～2，ⅠA族元素称为碱金属元素；ⅡA族元素称为碱土金属元素，它们都是活泼金属。
（2）p区元素 最后一个电子填充在p轨道上的元素属p区元素。
包括ⅢA～ⅧA族（0族）元素，价层电子构型为ns2np1～6。分别称为硼族元素（ⅢA）、碳族元素（ⅣA）、氮族元素（ⅤA）、氧族元素（ⅥA）、卤族元素（ⅦA）和稀有气体元素（ⅧA或0族，亦称惰性气体元素），大部分为非金属元素。
（3）d区元素 最后一个电子填充在d轨道上的元素属d区元素。
包括ⅢB～ⅧB族元素，ⅢB～ⅦB族价层电子构型为（n—1）d1～5ns1～2，ⅧB族价层电子构型为（n—1）d6～9ns1～2。它位于周期表中的中间位置。通常d区元素又称过渡元素，其含义是指从s区的金属元素向p区非金属元素过渡，也有的指从d能级不完全的电子填充到完全填充的过渡。d区元素都是金属元素。
（4）ds区元素 最后一个电子填充在d轨道上或s轨道上，且d能级达全满状态的元素称ds区元素。包括ⅠB族和ⅡB族元素，ⅠB族称为铜分族元素，价层电子构型为（n—1）d10ns1。ⅡB族称为锌分族元素，价层电子构型为（n—1）d10ns2。它们紧靠d区元素，特点是次外层d轨道能级上的电子排布是全满的。ds区元素均为金属。有些教科书将ds区元素和d区元素统称为过渡元素。
（5）f区元素 最后一个电子填充在f轨道上的元素称为f区元素，其电子构型是（n—2）f1～14（n—1）d0～2ns2。包括镧系元素（57～71号元素）和锕系元素（89～103号元素）。由于外层和次外层上的电子数几乎相同，只是倒数第三层f轨道上电子数不同，所以每系各元素的化学性质极为相似。
下面通过一个例子来运用和熟悉以上所学的知识。
【例1-4】已知某元素的原子序数是47，试写出该元素的价层电子构型，指出该元素位于周期表中哪个周期？哪一族？哪一区？并写出该元素的名称和化学符号。
答：原子序数为47的元素，电子层结构式为：1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d10
调整后为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1
根据周期数=能级组数、族数=价层电子数，第5能级组为5s4d5p，调整后为4d5s5p。所以该元素价层电子构型为（n—1）d10ns1。属于第5周期，ⅠB族元素，位于ds区，元素名称为银，化学符号为Ag。
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