原子轨道与四个量子数ppt课件.ppt

考纲定位 1 了解原子核外电子的能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子的排布 了解原子核外电子的运动状态 2 了解元素电离能的含义 并能用以说明元素的某些性质 3 了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 4 了解电负性的概念 知道元素的性质与电负性的关系 命题趋势本章中的原子结构和元素周期律与必考内容中的相关内容联系密切 近几年高考中该选考内容中出现关于元素周期律的试题较多 一般结合电离能和电负性内容考查同周期或同主族的递变规律 在复习中应多加重视 一 原子轨道与四个量子数1 量子数描述核外电子的运动状态 1 主量子数n对应着 2 主量子数n和角量子数l对应着n电子层中的 3 主量子数n 角量子数l 磁量子数m对应着n电子层l能级中的 4 自旋磁量子数对应着同一原子轨道中的电子的 原子中的电子运动状态可由n l m确定的来描述 并取两种中的一种 电子层 能级 原子轨道 自旋状态 原子轨道 自旋状态 2 各原子轨道之间的能量大小关系 1 不同主量子数的相同角量子数的原子轨道 主量子数越大能量 例如 s s s p p p 2 同主量子数而不同角量子数的原子轨道 角量子数越大能量越高 例如 s f 3 同主量子数 角量子数的原子轨道能量相同 例如 2px 2 2 越高 1 2 3 2 3 4 p d pz 二 能量最低原理1 能量最低原理原子的电子排布遵循 2 基态原子与激发态原子处于的原子叫做基态原子 当基态原子的电子后 电子会跃迁到 变成激发态原子 3 基态 激发态相互转化与能量转化的关系 能量最低 最低能量 吸收能量 较高能级 三 核外电子的运动1 电子云与原子轨道 1 电子云 描述电子的图称为电子云图 2 原子轨道 表示核外电子在空间里经常出现的称为原子轨道 常见原子轨道的形状 s原子轨道为 p原子轨道为 在核外空间出现概率大小 电子云区域 球形 纺锤形 2 能级与原子轨道的关系 ns能级各有个轨道 np能级有个轨道 nd能级有个轨道 nf能级有个轨道 np能级中的3个原子轨道互相 分别以px py pz表示 它们具有相同的能量 3 泡利原理 1个原子轨道里最多只容纳个电子 而且自旋方向 这就是泡利原理 4 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是 而且自旋方向 称为洪特规则 1 3 5 7 垂直 2 相反 优先占据不同轨道 相同 四 元素周期律1 随着原子序数的递增 主族元素原子半径的大小呈现周期性变化 同周期中 除稀有气体外 随着原子序数的增大 元素的原子半径 2 电离能及其变化规律 1 叫做第一电离能 逐渐变小 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态 正离子所需要的最低能量 2 由电离能的定义推知 电离能越小 表示在气态时该原子失去电子能力越 反之电离能越大 表示在气态时该原子失去电子能力越 因此运用电离能的数值可以判断元素的 3 由电离能的大小可以看出 对于同一周期元素而言 的第一电离能最小 的第一电离能最大 从左到右呈现从到的变化趋势 同主族元素从上到下的第一电离能逐渐 强 难 金属性强弱 碱金属元素 稀有气体 小 大 减小 3 电负性及其变化规律 1 电负性 用来描述不同原子形成化学键时的相对强弱 2 同一周期的元素从左到右 元素的电负性逐渐 同主族元素的电负性从上到下逐渐 吸引电子能力 增大 减小 1 原子核外电子排布的原理 1 能量最低原则 即 电子尽先占有能量低的轨道 然后进入能量高的轨道 使整个原子的能量处于最低状态 2 泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子 且这两个电子的自旋方向必须相反 3 洪特规则 对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同 能量相同的轨道在全充满 半充满 全空状态时体系的能量较低 原子较稳定 2 基态原子核外电子排布的表示方法 特别提醒 1 在写基态原子的轨道表示式时 常出现以下几种错误 2 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np顺序填序 但在书写电子排布式时 仍把 n 1 d放在ns前 如Fe 1s22s22p63s23p63d64s2正确 Fe 1s22s22p63s23p64s23d6错误 A B C D E F代表6种元素 请填空 1 A元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 2 B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同 B的元素符号为 C的元素符号为 3 D元素的正三价离子的3d能级为半充满 D的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 N Cl K Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 E元素基态原子的M层全充满 N层没有成对电子 只有一个未成对电子 E的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 5 F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 2 2p 规律方法到目前为止 我们学过的表示原子结构的化学用语有多种 它们各有不同的侧重 1 原子结构示意图只能表示核外电子分层排布和原子核内的质子数 如 8 3 电子排布式 如O原子的电子排布式为1s22s22p4 它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层 3个能级 并不知道它的原子核的情况 也不知道它的各个电子的运动状态 4 轨道表示式 如这个式子 对氧原子核外电子排布的情况表达的就更加详细 1 2008 海南 在基态多电子原子中 关于核外电子能量的叙述错误的是A 最易失去的电子能量最高B 电离能最小的电子能量最高C p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D 在离核最近区域内运动的电子能量最低 C 1 核外电子排布与周期的划分 一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数 因此元素周期表中7个周期分别对应着7个能级组 7个周期对应的元素种数分别为2 8 8 18 18 32 32 周期的划分与主量子数n有关 最外层电子的主量子数为n时 该元素属第n周期 2 核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数和价电子排布有关 3 元素周期表区的划分s区元素 A和 A族 p区元素 A A和0族 d区元素 B 族 ds区元素 包括 B和 B族 f区元素 包括镧系元素和锕系元素 有第4周期的A B C D四种元素 其价电子数依次为1 2 2 7 其原子序数按照A B C D依次增大 已知A与B的次外层电子数为8 而C与D为18 根据原子结构 判断A B C D各是什么元素 1 哪些是金属元素 2 D与A的简单离子是什么 并写出其离子的电子排布式 3 哪一元素的氢氧化物碱性最强 4 B与D两原子间能形成何种化合物 写出化学式 并写出电子式 解析此题的突破口在于A价电子数为1 且次外层电子数为8 且在第4周期 所以A为K B价电子数为2 次外层电子数为8 所以B为Ca C D价电子数为2 7 次外层电子数都为18 又都在第4周期 所以C D分别是Zn Br 答案A KB CaC ZnD Br 1 K Ca Zn 2 Br 1s22s22p63s23p63d104s24p6K 1s22s22p63s23p6 3 K 2 若第4周期的某元素原子最外层仅有1个电子 则该元素可能为何种元素 原子序数各为多少 并写出相应的电子排布式 答案19K Ar 4s124Cr Ar 3d54s129Cu Ar 3d104s1 1 原子半径影响原子半径大小的因素有电子的能层数 核电荷数 同周期元素从左到右原子半径减小 同主族元素从上到下原子半径增大 2 电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能 用I1表示 一价气态基态正离子再失去一个电子所需消耗的最低能量叫做第二电离能 用I2表示 依次类推 可得到I3 I4 同一种元素的逐级电离能的大小关系为I1 I2 I3 I4 即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的 这是因为随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越大 再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大 消耗的能量也越来越多 每个周期的第一个元素第一电离能最小 最后一个元素的第一电离能最大 同族元素从上到下第一电离能变小 3 电负性原子的电负性用以量度分子中原子对成键电子吸引能力的相对大小 所以电负性表示的是原子吸引成键电子能力的相对强弱 同周期从左向右随着原子序数的递增 原子的电负性逐渐增大 同一主族元素 从上到下电负性逐渐减小 电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度 金属的电负性一般小于2 非金属的电负性一般大于2 电负性的应用 判断金属元素和非金属元素 电负性小于2的多为金属元素 而大于2的元素多为非金属元素 判断化合物中元素化合价的正负 化合物中电负性小的元素显正化合价 而电负性大的显负化合价 如HF中 电负性F H F元素和H元素的化合价分别为 1价和 1价 判断化学键的类型 电负性差值大的元素原子间形成的化学键主要是离子键 而电负性差值小的元素原子间形成的化学键主要是共价键 根据下列五种元素的第一至第四电离能数据 单位 kJ mol 1 回答下列问题 1 在周期表中 最可能处于同一族的是 A Q和RB S和TC T和UD R和TE R和U 2 下列离子的氧化性最弱的是 A S2 B R C T3 D U 3 下列元素中 化学性质和物理性质最像Q元素的是 A 硼B 铍C 氦D 氢 4 每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况 这一事实从一个侧面说明 如果U元素是短周期的元素 你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第 个电子时 5 如果R S T是同周期的三种主族元素 则它们的原子序数由小到大的顺序是 其中元素 的第一电离能异常高的原因是 解析 1 由表中数据知 R和U的第一至第四电离能变化规律相似 即R和U最可能在同一主族 2 离子的氧化性最弱 即其对应的电离能最小 由表中数据看出U的第一电离能为420kJ mol 1 数值最小 3 Q元素各电离能都较大 而且各电离能之间无太大差距 故Q最可能为稀有气体元素 4 相邻两个电离能数据相差较大 从一个侧面说明电子是分层排布的 且各能层能量不同 若U为短周期元素 据表中数据第一次电离能飞跃是失去第2个电子时 可推知U在 A族 则第二次电离能飞跃是在失去第10个电子时发生的 5 R元素第二电离能有较大飞跃 S元素第三电离能有较大飞跃 T元素第四电离能有较大飞跃 由题意知三者为同周期三种主族元素 可推知R在 A族 S在 A族 T在 A族 故原子序数R S T 由表中数据知S元素的第一电离能异常高 其原因是S元素的最外层电子处于s能级全充满状况 能量较低 比较稳定 失去一个电子吸收的能量较多 答案 1 E 2 D 3 C 4 电子分层排布 各能层能量不同10 5 R S TSS元素的最外层电子处于s能级全充满状态 能量较低 比较稳定 失去一个电子吸收的能量较多 规