高中化学 第一章 第一节原子结构 新人教版选修3.ppt

第一章原子结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 课程标准导航1 了解原子结构的构造原理 2 知道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 3 了解能量最低原理 知道基态与激发态 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱 4 了解原子核外电子的运动状态 知道电子云和原子轨道 自主学习一 开天辟地 原子的诞生现代大爆炸宇宙学理论认为 宇宙中含量最丰富的元素是 其次是 元素 氢 氦 二 能层与能级1 分类依据根据多电子原子的核外电子的 将核外电子分成不同的能层 又同一能层电子 的不同 将它们分成不同的能级 能量差异 能量 2 表示方法 k l m n o p 2 8 18 32 50 低 高 三 构造原理1 构造原理示意图 想一想1 构造原理表示什么含义 提示 在多电子原子中 电子在能级上的排布顺序是 电子先排在能量低的能级上 然后依次排在能量较高的能级上 2 电子排布式 能级符号右上角的数字是该能级上排布的电子数 如钠元素基态原子的电子排布式为 简化电子排布式为 ne 3s1 其中方括号里的符号的意义是na的内层电子排布与稀有气体ne的核外电子排布相同 1s22s22p63s1 四 能量最低原理 基态与激发态 光谱1 能量最低原理现代物质结构理论证实 原子的电子排布遵循 能使整个原子的能量处于最低状态 简称能量最低原理 构造原理 最低能量 3 光谱与光谱分析 1 光谱形成原因不同元素的原子发生 时会吸收或释放不同的光 2 原子光谱各种元素的电子的 光谱或 光谱 总称原子光谱 跃迁 吸收 发射 3 光谱分析在现代化学中 利用原子光谱上的特征谱线来鉴定 的分析方法 五 电子云与原子轨道1 电子云电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的 密度分布的形象化描述 元素 概率 想一想2 电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少 提示 不是 电子云图中的一个小黑点并不代表一个电子 而是表示电子在此位置曾经出现过 小黑点密度的大小 表示在一定时间内电子出现的概率的大小 2 原子轨道 1 定义量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 形象地认为 轮廓图称为原子轨道 2 形状s电子的原子轨道都是 形 p电子的原子轨道都是 形 电子云 球 哑铃 3 数目ns能级各有 个轨道 np能级各有 个轨道 nd能级各有 个轨道 nf能级各有 个轨道 4 原子轨道的半径大小能层序数n越大 ns电子的原子轨道半径 p能级有 三个相互垂直的原子轨道 能层序数n np电子原子轨道的平均半径越大 1 3 5 7 越大 px py pz 越大 六 泡利原理和洪特规则1 泡利原理 1个原子轨道最多只能容纳2个电子 而且这2个电子的自旋方向必须 用 表示 如 ns2的原子轨道上的电子排布为 不能表示为 2 洪特规则 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 而且自旋方向 相反 相同 3 电子排布图每个方框代表一个 每个箭头代表一个电子 如 氧原子电子排布图 原子轨道 自主体验1 下列电子层中 包含有f能级的是 a k电子层b l电子层c m电子层d n电子层解析 选d 能层数 能层中所包含的能级数 若含有f能级则能层数必须大于等于4 即从n层开始往后才会出现f能级 2 2012 武汉高二质检 基态碳原子的最外能层的各能级中 电子排布的方式正确的是 解析 选b a项违背了能量最低原理 c项违背了洪特规则 d项违背了泡利原理 3 比较下列多电子原子的能级能量高低 1 1s 3d 2 3s 3p 3d 3 2p 3p 4p解析 不同能层中 英文字母相同的不同能级 能层序数越大 其能量就越高 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 答案 1 1s 3d 2 3s 3p 3d 3 2p 3p 4p 要点1能层与能级的组成及能量关系探究导引1对于多电子原子 为什么将核外电子分为不同的能层和能级 提示 电子的能量存在差异 探究导引2对于多电子原子 为什么各能层最多可容纳的电子数不同 提示 各能层所含能级不同 各能级所含电子数不同 要点归纳1 不同能层的能级组成任一能层的能级总是从s能级开始 能级符号的顺序是ns np nd nf n代表能层 能层的能级数等于该能层的序数 2 不同能层中各能级之间的能量大小关系 1 不同能层中 英文字母相同的不同能级 能层序数越大 原子轨道的半径越大 其能量就越高 例如 1s 2s 3s 2p 3p 4p 2 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 例如 第四能层中4s 4p 4d 4f 3 能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等 例如 2px 2py 2pz 3 各能层 能级所容纳电子数 1 以s p d f 排序的各能级含有的原子轨道数目分别为1 3 5 7 每一个原子轨道最多只能容纳2个电子 因此 以s p d f 排序的各能级最多可容纳的电子数依次为2 6 10 14 2 每一个能层 序数n 有n2个原子轨道 故每一个能层最多可容纳的电子数为2n2 3 不同能层中 英文字母相同的不同能级最多可容纳的电子数相同 即时应用1 某一能层上nf能级所容纳的最多电子数是 a 6b 10c 14d 15解析 选c f能级有7个原子轨道 每一个原子轨道最多只能容纳2个电子 故nf能级所容纳的最多电子数是14 要点2核外电子排布的原则探究导引3为什么k原子的原子结构示意图不是 而是 提示 由于出现能级交错现象 k原子排满第一层和第二层后 在排第三层时 先排满3s能级 3p能级 最后一个电子进入4s能级而不是3d能级 探究导引4如何准确描述原子核外电子的运动状态 提示 准确描述电子的运动状态要从能层 能级 原子轨道 电子的自旋方向四个方面 即在任何一个原子中找不到两个运动状态完全相同的电子 要点归纳1 能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理 原子核外电子总是优先占据能量低的轨道 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 2 泡利原理 一个原子轨道上最多只能容纳2个电子 而且自旋方向相反 如2s2上的电子排布图为 不能表示为 1 电子自旋可以比喻成地球的自转 自旋只有两种方向 顺时针方向和逆时针方向 2 将在同一原子轨道上运动的 自旋方向相反的两个电子称为电子对 用方向相反的箭头 来表示 将在原子轨道上运动的单个电子称为单电子或未成对电子 3 洪特规则 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 而且自旋方向相同 如2p3的电子排布图为 不能表示为 4 洪特规则的特例 有少数元素的基态原子的电子排布相对于构造原理有1个电子的偏差 因为能量相同的原子轨道在全充满 如p6和d10 半充满 如p3和d5 和全空 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 即时应用2 在d轨道中电子排布成 而不排布成 其最直接的根据是 a 能量最低原理b 泡利原理c 原子轨道构造原理d 洪特规则解析 选d 洪特规则的内容是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 而且自旋方向相同 题型1能层 能级与原子轨道 2012 天津高二检测 某同学查阅资料时获得对一原子中某电子运动状态的描述 判断其中描述一定错误的是 a n 3能级种类d自旋状态 b n 2能级种类d自旋状态 c n 4能级种类p自旋状态 d n 3能级种类p自旋状态 思路点拨 解答此题注意以下两点 1 各能层所含能级的种类 2 描述电子的运动状态要从能层 能级 原子轨道 电子的自旋方向四个方面 解析 n 2有2个电子层 最高能级为2p 不会出现d能级 答案 b 思路点拨 解答此题注意以下三点 1 要明确能量最低原理 泡利原理 洪特规则的内容和应用 2 区分电子排布式 简化的电子排布式和电子排布图 3 区分原子的电子排布式和离子的电子排布式 答案 1 错误 违背了洪特规则 2 错误 违背了能量最低原理 3 错误 违背了泡利原理 4 正确 名师点睛 1 进行核外电子排布时 要注意能量最低原理 泡利原理 洪特规则三者兼顾 综合分析 2 对于处在不同能层的不同的能级存在能级交错现象 电子排布的先后次序为 ns n 2 f n 1 d np 对于1 36号元素 应重点记忆的是 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 这一顺序 3 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d顺序填充 但在书写电子排布式时 仍按 n 1 d ns 反应失去电子时 却先失去ns电子 后失去 n 1 d电子 经典案例 原子的最外层电子数为什么不超过8个 次外层电子数为什么不超过18个 答案 根据构造原理 由于能级交错的原因 end e n 1 s 当