《高中化学 1.2.1基态原子的核外电子排布课件 鲁科版选修3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 1.2.1基态原子的核外电子排布课件 鲁科版选修3.ppt（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节第二节 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表用相用相应的符号描述主量子数的符号描述主量子数n2的所有的原子的所有的原子轨道。道。答案答案主量子数主量子数n2的原子的原子轨道有道有2s、2px、2py、2pz。1比比较下列多下列多电子原子的原子子原子的原子轨道的能量高低。道的能量高低。(1)1s，3d(2)3s，3p，3d(3)2p，3p，4p(4)3px，3py，3pz解析解析在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：能量的高低存在如下规律：相同电子层上原子轨道能量的高低：相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpn
2、dnf；形状相同的原子轨道能量的高低：形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s；电子层和形状相同的原子轨道的能量相等。如电子层和形状相同的原子轨道的能量相等。如2px，2py，2pz轨道的能量相等。轨道的能量相等。答案答案(1)1s3d(2)3s3p3d(3)2p3p4p(4)3px3py3pz2为什么第一什么第一电子子层最多只能容最多只能容纳2个个电子？第二子？第二层最多只最多只能容能容纳8个个电子？子？为什么每什么每层最多只能容最多只能容纳2n2个个电子，最子，最外外层最多容最多容纳8个个电子，次外子，次外层不超不超过18个个电子，倒数第子，倒数第三三层不超不超过32个个电子呢？同一
3、子呢？同一层的的电子能量是否相等？子能量是否相等？为什么什么钾的的电子排布是子排布是2、8、8、1而不是而不是2、8、9呢？呢？答案答案依据能量最低原理以及核外依据能量最低原理以及核外电子排布子排布规律，将二者律，将二者有机有机结合，不能合，不能单一片面理解和一片面理解和应用。用。3能能够理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则并在并在其指其指导下熟下熟练书写写136号元素基号元素基态原子的核外原子的核外电子排布子排布和价和价电子排布。子排布。能能够从原子从原子结构的量子力学模型理解元素周期律和元素周构的量子力学模型理解元素周期律和元素周期表的建立依据。
4、期表的建立依据。12第第1课时课时 基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布基态原子核外电子排布规则基态原子核外电子排布规则(1)能量最低原理能量最低原理在多电子原子中，核外电子总是尽先占有能量在多电子原子中，核外电子总是尽先占有能量_的轨的轨道，然后再依次进入能量道，然后再依次进入能量_的原子轨道，以使整个原的原子轨道，以使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。子的能量最低，这就是能量最低原理。(2)泡利不相容原理泡利不相容原理一个原子轨道只能容纳一个原子轨道只能容纳2个电子，且自旋方向个电子，且自旋方向_。或者。或者说一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。氦原说一个原子中不会存
5、在四个量子数完全相同的电子。氦原笃学笃学一一基态原子核外电子排布原则基态原子核外电子排布原则1.最低最低较高高相反相反子的子的轨道表示式道表示式为_，电子排布式子排布式为_，原子，原子结构构 示意示意图为_，电子式子式为_。(3)洪特洪特规则对于基于基态原子，原子，电子在能量相同的子在能量相同的轨道上排布道上排布时，应尽可尽可能分占能分占_并且自旋并且自旋_(即自旋方向即自旋方向_)。1s2He不同不同轨道道方向平行方向平行相同相同基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式：可简单写为电子排布式：可简单写为nlx，其中，其中n为主量子数，为主量子数，x为为电子
6、数，角量子数电子数，角量子数l用其所对应的符号表示。用其所对应的符号表示。如如Li原子的电子排布式为：原子的电子排布式为：_Al原子的电子排布式为：原子的电子排布式为：_(2)轨道表示式：用小圆圈轨道表示式：用小圆圈(或方框、短线或方框、短线)表示一个给定量表示一个给定量子数子数n、l、m的原子轨道，并用的原子轨道，并用“”或或“”区别区别ms不同的电不同的电子。子。如：如：S原子的轨道表示式：原子的轨道表示式： 或或_。21s22s11s22s22p63s23p1Ne 基基态铬原子的原子的电子排布式子排布式为：_。基基态铜原子的原子的电子排布式子排布式为：_。有少数元素的基有少数元素的基态原
7、子的原子的电子排布子排布对于构造原理有于构造原理有1个个电子子的偏差。因的偏差。因为能量相同的原子能量相同的原子轨道在道在_(如如p6和和d10)、_(如如p3和和d5)和和_(如如p0和和d0)状状态时，体系的能量，体系的能量较低，原子低，原子较稳定。定。笃学二笃学二 “1936”号元素的基态原子的核外电子排布号元素的基态原子的核外电子排布1.Cr： 1 s22s22p63s23p63d54s12Cu：1s22s22p63s23p63d104s13全充全充满半充半充满全空全空在原子中，每个在原子中，每个电子子层最多能容最多能容纳_个个电子。子。每个能每个能级最多能容最多能容纳_个个电子。子。
8、在内在内层原子原子轨道上运道上运动的的电子能量子能量_，在外，在外层原子原子轨道上运道上运动的的电子能量子能量_，因此一般化学反，因此一般化学反应只涉及最只涉及最外外层原子原子轨道上的道上的电子，人子，人们称称这些些电子子为_。基。基态铁原子的价原子的价电子排布式子排布式为_。氯原子的价原子的价电子排子排布式布式为_。4562n22(2l1)较低低较高高价价电子子3d64s23s23p5 基基态原子核外原子核外电子在原子子在原子轨道上的排布道上的排布顺序是什么？序是什么？有什么有什么规律律吗？提示提示基态原子核外电子排布的顺序是：基态原子核外电子排布的顺序是：1s 2s 2p 3s 3p 4s
9、 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p。有规律：各能级的。有规律：各能级的能量高低顺序列公式得出能量高低顺序列公式得出ns(n2)f(n1)dnp。【慎思慎思1】 为什么原子最外什么原子最外层不超不超过8电子、次外子、次外层不超不超过18电子、倒数第三子、倒数第三层最多容最多容纳32个个电子？子？提示提示依据电子排布顺序，电子排满依据电子排布顺序，电子排满np能级后接着进入的能级后接着进入的是是(n1)s能级而不是能级而不是nd能级。即：能级。即：最外层由最外层由ns、np组成，电子数不大于组成，电子数不大于268。次外层由次外层由(n1)s(n1)p(
10、n1)d组成，所容纳的电子数组成，所容纳的电子数不大于不大于261018。倒数第三层由倒数第三层由(n2)s(n2)p(n2)d(n2)f组成，电子组成，电子数不大于数不大于26101432。【慎思慎思2】基态原子的电子排布原则基态原子的电子排布原则(1)能量最低原则：能量最低原则：这个原则是比较抽象的，如果我们打这样个比方就可以理这个原则是比较抽象的，如果我们打这样个比方就可以理解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低
11、的电子、能力高的鸟常在离地面较高的子等鸟比作能量低的电子、能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最要点一要点一 基态原子的电子排布原则基态原子的电子排布原则1低状低状态，简称能量最低原理，称能量最低原理，处于最低能量的原子叫做基于最低能量的原子叫做基态原子；当基原子；当基态原子的原子的电子吸收能量后，子吸收能量后，电子会子会跃迁到迁到较高能高能级，变成激成激发态原子；原子；电子从子从较高能量的激高能量的激发态跃迁迁到到
12、较低能量的激低能量的激发态乃至基乃至基态时，将，将释放能量。放能量。(2)泡利不相容原理泡利不相容原理在同一个原子在同一个原子轨道里的道里的电子的自旋方向是不同的，子的自旋方向是不同的，电子自子自旋可以比旋可以比喻成地球的自成地球的自转，自旋只有两种方向；，自旋只有两种方向；顺时针方方向和逆向和逆时针方向。方向。在一个原子中没有两个在一个原子中没有两个电子具有完全相同的四个量子数，子具有完全相同的四个量子数，因此一个因此一个s轨道最多只能有道最多只能有2个个电子，子，p轨道最多可以容道最多可以容纳6个个电子。按照子。按照这个原理，可得出第个原理，可得出第n电子子层能容能容纳的的电子子总数数为2
13、n2个。个。(3)洪特洪特规则对于基于基态原子，原子，电子在能量相同的子在能量相同的轨道上排布道上排布时，应尽可尽可能分占不同的能分占不同的轨道并且自旋方向相同道并且自旋方向相同(即自旋方向平行即自旋方向平行)，这就是核外就是核外电子在原子子在原子轨道上排布所遵循的第三个原道上排布所遵循的第三个原则，即洪特即洪特规则。基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电子排布的表示方法结构示意构示意图：能直：能直观地反映核内的地反映核内的质子数和核外的子数和核外的电子子层数及各能数及各能层上的上的电子数。子数。电子排布式：能直子排布式：能直观地反映核外地反映核外电子的能子的能层、能、能级和各能和各能级
14、上的上的电子数。子数。2轨道表示式：能反映各道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各道的能量的高低及各轨道上的道上的电子分布情况，自旋方向。子分布情况，自旋方向。 当基当基态原子的原子的电子吸收能量后，子吸收能量后，电子会子会跃迁到迁到较高能高能级时，就，就变成了激成了激发态原子。原子。在下列各在下列各组电子构型中，子构型中，_属于基属于基态原子，原子，_属于激属于激发态原子，原子，_是是错误的排布。的排布。A1s22s2B1s22s23s2C1s22s22p63s23px13py13pz14s1D1s22s22p63s23p54s1E1s22s22p63s23px13py23pz1F1s22s
15、22p62d53s2【例例1】解析解析基态原子是指电子填充顺序符合能量最低原理，各基态原子是指电子填充顺序符合能量最低原理，各轨道电子排布不违背泡利不相容原理和洪特规则的原子；轨道电子排布不违背泡利不相容原理和洪特规则的原子；激发态原子是指电子未按轨道能量顺序填充，但各轨道电激发态原子是指电子未按轨道能量顺序填充，但各轨道电子排布不违背泡利不相容原理和洪特规则的原子。子排布不违背泡利不相容原理和洪特规则的原子。A项表项表示铍原子的基态；示铍原子的基态；E项表示硫原子的基态项表示硫原子的基态(还可以写作还可以写作3px23py13px1或或3px13py13pz2)；C项相当于项相当于1个个3p
16、电子激发到电子激发到4s轨道上，属于激发态原子；同理，轨道上，属于激发态原子；同理，D项中项中1个个3p电子激发电子激发到了到了4s能级上，属于激发态原子；能级上，属于激发态原子；B项不符合能量最低原项不符合能量最低原理，也不可能是理，也不可能是1s22s22p2中中2p电子跃迁的结果，是错误的；电子跃迁的结果，是错误的；F项中的项中的2d能级是不存在的，也是错误的。能级是不存在的，也是错误的。答案答案A、EC、DB、F遵循电子排布三个原理的电子排布式就是基态原子遵循电子排布三个原理的电子排布式就是基态原子的电子排布，部分价电子跃迁到能量更高的能级上的电子排布，部分价电子跃迁到能量更高的能级上
17、的电子排布就是激发态原子的电子排布。电子排布的电子排布就是激发态原子的电子排布。电子排布的能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则是书的能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则是书写和判断电子排布式的依据。写和判断电子排布式的依据。下列下列轨道表示式能表示最低能量状道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是的氮原子的是 ()。解析解析书写三原理，才是基态原子。书写三原理，才是基态原子。答案答案B【体验体验1】下列下列轨道表示式能表示最低能量状道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是的氮原子的是 ()。根据构造原理，核外电子排布的能级顺序为：根据构造原理，核外电子排布的能级顺序为：1s2s2p3s3p4s
18、3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。电子排布。如：元素原子的电子排布：如：元素原子的电子排布：(119号号)氢氢H 1s1钠钠 Na 1s22s22p63s1钾钾 K 1s22s22p63s23p64s1要点二要点二 | 1936号元素的基态原子的核外电子排布号元素的基态原子的核外电子排布1第四周期第四周期1936号元素原子的基态电子排布式号元素原子的基态电子排布式钾钾K：1s22s22p63s23p64s1；钙钙Ca：1s22s22p63s23p64s2；铬铬Cr：1s22s22
19、p63s23p63d54s1；铁铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；钴钴Co：1s22s22p63s23p63d74s2；铜铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；锌锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；溴溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5；氪氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6。2注意注意：大多数元素的原子核外电子排布符合构造原理，有：大多数元素的原子核外电子排布符合构造原理，有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：的偏差，如：
20、K原子的可能电子排布式与原子结构示意图，原子的可能电子排布式与原子结构示意图，按能层能级顺序，应为按能层能级顺序，应为1s22s22p63s23p63d1；素；素 ，但按初中已有知识，应为但按初中已有知识，应为1s22s22p63s23p64s1； 事实上，在多电子原子中，原子的核外电子并不完全按能事实上，在多电子原子中，原子的核外电子并不完全按能层次序排布。再如：层次序排布。再如：24号铬号铬Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；29号铜号铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；这是因为能量相同的原子轨道在全充满这是因为能量相同的原子轨道在全充满(如如p6和和d10
21、)、半充、半充满满(如如p3和和d5)和全空和全空(如如p0和和d0)状态时，体系的能量较低，状态时，体系的能量较低，原子较稳定。原子较稳定。 有有A、B、C、D四种元素且原子序数四种元素且原子序数(均不超均不超过36)依依次次递增，它增，它们原子核外的原子核外的电子子层数各不相同。数各不相同。A元素原子元素原子核外是核外是仅有一种原子有一种原子轨道的元素；道的元素；B元素原子核外的元素原子核外的p电子子数与数与s电子数相等；子数相等；C元素原子的价元素原子的价电子排布式子排布式为3s23p5；D元素原子最外元素原子最外层只有只有1个个电子，次外子，次外层有有13个个电子。子。(1)写出四种元
22、素的元素符号：写出四种元素的元素符号：A_，B_，C_，D_。(2)写出写出C、D两种元素基两种元素基态原子核外原子核外电子子轨道表示式。道表示式。C_，【例例2】D_。(3)写出写出B、A两种元素两种元素单质在一定条件下反在一定条件下反应的化学方程的化学方程式式_。(4)写出写出B元素元素单质和和氢化物的化物的电子式：子式：单质_，氢化物化物_。解析解析A可能是可能是H或或He，但由问题，但由问题(3)说明说明A只能是只能是H元素；元素；B是是O或或Mg，但，但C是是Cl，因它们原子核外电子层数均不相，因它们原子核外电子层数均不相同，所以同，所以B是是O元素；元素；D的次外层有的次外层有13
23、个电子，最外层有个电子，最外层有1个电子且原子序数不超过个电子且原子序数不超过36，说明，说明D为为Cr。答案答案(1)HOClCr(2)ClNe CrAr(3)O22H2=2H2O 点燃点燃 24Cr原子原子处于基于基态时，价，价电子排布可用子排布可用电子排布式子排布式表示成表示成3d54s1，而不是，而不是3d44s2。下列。下列说法中，正确的是法中，正确的是 ()。A这两种排布方式都符合能量最低原两种排布方式都符合能量最低原则B这两种排布方式都符合泡利不相容原理两种排布方式都符合泡利不相容原理C这两种排布方式都符合洪特两种排布方式都符合洪特规则D这个个实例例说明洪特明洪特规则有有时候和能
24、量最低原候和能量最低原则是矛盾是矛盾 的的【体验体验2】解析解析洪特规则实际上是能量最低原则的一个特例。电子洪特规则实际上是能量最低原则的一个特例。电子排布满足洪特规则是为了更好的遵守能量最低原则。通过排布满足洪特规则是为了更好的遵守能量最低原则。通过分析光谱实验的结果，洪特指出数量相同的原子轨道在全分析光谱实验的结果，洪特指出数量相同的原子轨道在全满满(p6和和d10)、半满、半满(p3和和d5)和全空和全空(p0和和d0)状态时，体系能状态时，体系能量最低，原子最稳定。量最低，原子最稳定。答案答案B 【案例案例】12345678910 11 12 13 14 1516每一周期只能有每一周期只能有(2n1)个元素，最后一种元素的序数为个元素，最后一种元素的序数为n2，满壳层者为惰性元素，即，满壳层者为惰性元素，即1、4、9、16号元素。号元素。答案答案1、4、9、16
