高中化学 第1章 第1节原子结构课件 新人教版选修3.ppt

第一节原子结构 1 能层多电子原子中 按电子的 差异 可以将核外电子分成不同的能层 并用符号 表示相应的第一 二 三 四 五 六 七 能层 能层与能级 能量 k l m n o p q 2 能级多电子原子中 同一能层的电子 能量也可能 还可以把它们分成 能级符号的顺序是ns np nd nf n为能层序数 任一能层的能级总是从 能级开始 而且能级数等于该 不同 能级 s 能层序数 3 能层 能级与最多容纳的电子数 1 以s p d f 排序的各能级最多可容纳的电子数依次为1 3 5 7 的 倍 2 原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数 n 间存在的关系是 2 2n2 1 构造原理 1 含义随着原子 的递增 绝大多数元素的原子核外电子将遵循以下顺序填充到各能级中 1s 2s 2p 3s 3p 4s 4p 5s 5p 6s 7s 这个排列顺序被称为构造原理 构造原理 序数 3d 4d 4f 5d 6p 2 构造原理示意图 2 电子排布式 1 元素原子的电子排布式中能级符号右上角的数字是该能级上 钾原子的电子排布式为 2 为了书写方便 通常还会将电子排布式进行简化 用稀有气体结构代替已经充满的电子层 示例 fe1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式是 排布的电子数 1s22s22p63s23p64s1 ar 3d64s2 1 能量最低原理 基态与激发态原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于 简称能量最低原理 处于 的原子叫做基态原子 当基态原子的电子 能量后 电子会跃迁到 变成激发态原子 能量最低原理 基态与激发态 光谱 最低状态 最低能量 吸收 较高能级 2 光谱不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的 光谱或 光谱 总称原子光谱 在现代化学中 常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 称为 吸收 发射 光谱分析 1 电子云 1 电子在核外空间做高速运动 填 有 或 没有 确定的轨道 只能确定它在原子核外各处出现的 得到的概率分布图看起来像一片云雾 因而被形象地称作 电子云与原子轨道 没有 概率 电子云 2 绘制电子云轮廓图是为了表达 给出电子在核外空间里经常出现的 对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述 3 s电子云是 形的 原子核位于球心 能层序数n越大 电子云半径 p电子云是 形的 每个p能级有 个原子轨道 它们相互 分别以 为符号 电子云轮廓的形状 球 越大 哑铃 3 垂直 px py pz 区域 2 泡利原理和洪特规则 1 这个原理是由 首先提出的 称为 原理 在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是 的 自旋只有两种状态 和 2 这个规则是由 首先提出的 称为 规则 1个原子轨道里最多只能容纳2个电子 而且 自旋状态相反 泡利 泡利 不同 顺时针状态 逆时针状态 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先 单独占据一个轨道 而且自旋状态相同 洪特 洪特 慎思1 不同能级的能量有什么关系 答案 1 在每一个能层中 能级符号顺序为ns np nd nf n代表能层 能量依次升高 即在第n层中 不同能级的能量大小顺序是e ns e np e nd e nf 2 不同能层 能级符号相同 n越大 能量越高 如e 1s e 2s e 3s e 4s 慎思2 基态与激发态原子之间有什么关系 慎思3 什么是电子排布图 慎思4 分别画出氮原子的原子结构示意图 电子排布式及电子排布图 能层与能级之间的关系 2 各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 例1 下列有关认识正确的是 a 各能级的原子轨道数按s p d f的顺序依次为1 3 5 7b 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束c 各能层含有的能级数为n 1d 各能层含有的电子数为2n2 解析各能层中的能级数等于其所处的能层数 即当n 1时 它只有一个s能级 当n 2时 含有两个能级分别为s p能级 所以b c都不正确 d选项中每个能层最多能填充2n2个电子 但不是一定含有2n2个电子 答案a 本题中的d选项是一个易错点 在电子排布时 从低能级开始填充 填满了低能级再填充较高能级 所以在填充时只能是最多能填充2n2个电子 而不是一定 如当某个能层是最外层时最多只能填充8个电子 体验1 某元素原子的核外有三个能层 最外能层有4个电子 该原子核内的质子数为 a 14b 15c 16d 17 答案 a 解析 原子核外共有三个电子层 最内层只有1s能级 可容纳2个电子 第二层有2s 2p两个能级 可容纳1 2 3 2 8个电子 最外层有4个电子 所以该原子核外有14个电子 又因在原子中核外电子数等于核内质子数 故选a 1 能量最低原理 原子核外电子先占有能量低的轨道 然后依次进入能量高的轨道 这样使整个原子处于能量最低的状态 原子核外电子排布所遵循的原理 注 当能量相同的原子轨道在全满 p6 d10 f14 半满 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 这一点违反了洪特规则 可看成是洪特规则的特例 如 24cr的电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均为半充满稳定 29cu的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 3d10为全充满稳定 4s1为半充满稳定 解析本题考查的是核外电子排布所遵循原理的知识 据洪特规则 电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道 且自旋方向相同 故 1 选b 4 选a 根据能量最低原理 核外电子先占据能量低的轨道 再占据能量高的轨道 2 中由于3s轨道的能量低于3p轨道的 故选a 3 中a的3d5为半充满状态 为相对稳定的状态 所以选a 答案 1 b 2 a 3 a 4 a 体验2 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 a na 1s22s22p6b f1s22s22p5c cl 1s22s22p63s23p5d ar1s22s22p63s23p6 答案 c 解析 本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数 s能级最多容纳2个电子 p能级最多可容纳6个电子 电子总是从能量低的能层 能级排列 cl 应是cl原子得一个电子形成的稳定结构 所以cl 的电子排布式应为1s22s22p63s23p6 探究原理 1 过渡元素的核外电子排布与主族元素不同 其次外层电子数一般不饱和 在发生化学反应时 次外层甚至倒数第三层的电子可以失去 2 第 a a族除一 二周期外其次外电子层都有8个电子 第 a到0族除短周期外 其次外层电子数皆为18个 实验探究一过渡元素的核外电子排布规律 3 过渡元素最外层电子数不超过2个 次外层一般不饱和 因此过渡元素的阳离子一般不具有稀有气体元素原子结构 4 过渡元素最外层 次外层甚至倒数第三层上的电子都可成为价电子 因此过渡元素通常有变价 问题探究 下表列出了核电荷数为21 25的元素的最高正化合价 回答下列问题 1 写出下列元素基态原子的核外电子排布式 sc ti v mn 2 已知基态铬原子的电子排布是1s22s22p63s23p63d54s1 并不符合构造原理 人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题 当你遇到这样的问题时 你的态度是 3 对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价 你发现的规律是 出现这一现象的原因是 思路点拨判断某些元素核外电子的排布情况 一要熟练掌握原子的核外电子排布式 二要掌握核外电子排布的规律性 同时还应注意在核外电子排布中的特例 答案 1 1s22s22p63s23p63d14s2或 ar 3d14s21s22s22p63s23p6