能量最低原理、基态与激发态、光谱讲解学习

能量最低原理、基态与激发态、光谱说明：①光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。3．光谱与光谱分析(1)光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收(基态→激发态)或释放(激发态→基态)不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。1．电子云(1)概念：现代量子力学指出，不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态(如1s,2s,2p……)的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，而只能确定它在原子核外各处出现的概率，由此得到的概率分布图看起来像一片云雾，被形象地称为电子云。(2)电子云轮廓图的制作：为了描绘电子云的形状，人们通常按如图所示的方式制作电子云的轮廓图。说明：①电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。②一个小黑点不代表一个电子，只是代表电子在此处出现过。③电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现几率的大小。密：几率大；疏：几率小。2．原子轨道(1)定义：常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道的类型和形状①类型：原子轨道可以分为s、p、d、f等类型。②形状：a．s轨道为球形对称，故只有一个伸展方向，所以s轨道只有一个，呈球形；b．p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道有px、py、pz三个轨道，呈纺锤形；c．d轨道有5个伸展方向(5个轨道)；d．f轨道有7个伸展方向(7个轨道)。说明：①p能级的3个原子轨道互相垂直，在同一能层中px、py、pz的能量相同。②不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同，能层序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如，1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。(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，而且自旋方向相同。(3)原子轨道表示式每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如第二周期元素基态原子的电子排布如图所示。1.核外电子排布遵循的规律(1)能量最低原理。(2)泡利原理。(3)洪特规则。2．电子排布式的书写(1)简单原子的核外电子排布式按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。例如，7N：1s22s22p3,17Cl：1s22s22p63s23p5。(2)复杂原子的核外电子排布式先按能量从低到高排列，然后再把同一层的电子排到一起，如26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后，将同一层的电子移到一起，即1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子的核外电子排布式有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有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)或全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。例如，24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满状态)；29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10为全充满状态，4s1为半充满状态)。说明：运用上述规律书写核外电子排布式时，还应注意：①各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层数)。②最外层电子数不超过8(K层是最外层时最多不超过2)；次外层电子数不超过18；倒数第三层不超过32。③核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布(即排满K层再排L层，排满L层再排M层等)。④以上规律是相互联系的，不能孤立地理解。1～20号元素形成的微粒有哪些特点？1．与稀有气体原子电子层结构相同的离子①与He原子电子层结构相同的离子有：H－、Li＋、Be2＋。②与Ne原子电子层结构相同的离子有：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。③与Ar原子电子层结构相同的离子有：Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。2．核外电子总数为10的粒子①阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O＋。②阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－。③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。3．核外电子总数为18的粒子①阳离子：K＋、Ca2＋。②阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－。③分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。4．核外电子总数及质子总数均相同的粒子有①Na＋、NH4＋、H3O＋；②F－、OH－、NH2－；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2等。5．元素原子结构的特殊性①最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。②最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、Ca。③最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。④最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。⑤最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。⑥最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。⑧内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。⑨电子