1.1原子结构 课件高二上学期人教版（2019）化学选择性必修2

原子结构与性质道尔顿

原子论汤姆孙布“

”干卢瑟福核模型玻尔原子结构模型电子量子力学模型汤姆森--葡萄干布丁模型卢瑟福——行星模型

玻尔--电子层结构示意图--洋葱模型丁葡萄式模型同位素(两个特性)近似相对原子质量决定元素种类(Z)原子的电子式决定原子的得失电子能力

决定主族元素的化学性质各层电子数→

原子结构示意图电子排布

电子层(Z)一

、原子结构(一)原子的构成决定原子种类质量数(A)核电荷数最外层电子数结论：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数原

子

核核外电子1.原子构成中子

(A-Z)原

子

4x电子数质子2.两组常见概念(1)基态与激发态、原子光谱①基态处于最低能量的原子叫作基态原子。子。例如：电子可以从1s跃迁到2s、2p

…

…。相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基

态时，将释放能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。②激发态基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原Ba黄绿Sr洋红Li紫红Ca砖红Cu绿Na黄K紫③原子光谱不同元素的原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吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。LiHeHg发射光谱

吸收光谱(2)电子云和原子轨道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概率密度分布的形象化描绘，电子云图中小黑点的疏密表示电子在原子核外空间某处出现概率的大小。

②原子轨道电子云轮廓图可以体现出电子在核外空间里经常出现的区域，人们常把电子出

现的概率约为90%的空间圈出来，这种电子云轮廓图是对原子轨道的形象化描述。1s原子轨道1.主量子数(n)主量子数表示电子出现最大概率区域离核的远近(电子层)和电子能

量的高低。n的取值为1,2,3....

…n

等正整数，目前只取至7。n值表示电子层数，对应的电子层符号为K,L,M,N,O,P,Q。(二)四个量子数n

值越大，轨道能量越高。角量子数表示电子亚层和能级，也可以描述原子轨道(或电子云)的形状。l的取值受制于n

值，1只能取0~(n-1)

的正整数，对于同一

个n

值，可能有n

个1值，即0,1,2,3….

…

(n-1),

即能级数等

于能层序数。2.角量子数(1)

l取值012电子状态Spd原子轨道形状球形哑铃形/纺锤形花瓣形主量子数1234电子层KLMN角量子数00,10,1,20,1,2,3能及符号1s2s,2p3s,3p,3d4S,4p,4d,4f对多电子原子而言，n

相同时，一般情况是1值越大，能量越高。但对于单电子原子，如氢原子，能量不受l

的影响，只与n有关。3.磁量子数(m)磁量子数表示原子轨道在空间的伸展方向。m的取值受制于l值，

m

只能取0,±1;±2

……

±1,共有(21+1)个取值。例如：当l=0时

，m=0,m

只有1个取值，表示s

轨道在核外空

间只有1种分布方向，呈球形对称；当l=1时

，m

=0,±1,m

有3个取值，表示p

轨道有3种空

间取向，且相互垂直：沿x轴方向伸展的称px轨道；沿y轴方向伸展

的称p,轨道；沿z

轴方向伸展的称pz轨道。

当

l=2

时

，m=0,±1,±2

,m有5个取值，表示d

轨道有5种空间取向，对应5条d

轨道，分别为dy

、d₂

、dyz

、d²-2

、d₂²。小

结

：1.s,p,d,f

各分层中的原子轨道数分别为1,3,5,7,所以

各分层最多只能容纳2,6,10,14个电子。又因为每个电子层中原

子轨道总数为n²,所

以各电子层中电子的最大容量为2n²

个。小

结

：2.磁量子数与电子能量无关。n

与1相同、仅m

值不同的轨道具有相同的能量，这种能量相同

的轨道称为简并轨道(或等价轨道)。如p亚层有三条简并轨道px,Py,Pz;d亚层有五条简并轨道dy,dxz,dyz,dx²-y²,d²。这些简并轨道在外磁场作用下，由于取向不同，会产生能量上的

差异，这就是线状光谱在磁场作用下发生分裂的原因。自

旋

量

子

数ms用

于

表

示电子自旋的运动方向。自旋量子数共有两种取值，顺时针方向为逆时针方向为状态时所具有的能量相同。4.自旋量子数(ms)电子处于或总结：四个量子数一表示电子的运动状态(1)主量子数：表示能层(2)角量子数：表示能级和原子轨道形状(3)磁量子数：表示原子轨道(4)自旋量子数：表示电子自旋的方向(三)原子核外电子的排布规律1.能量最低原理电子在原子中所处的状态总是尽可能使整个体系的能量为最低，

这样的体系最稳定。因此电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨

道，而后按照原子轨道近似能级图(又叫构造原理图)依次进入能量

较高的轨道，这就称为能量最低原理。能量排布顺序：1s2s2p

3s3p4s3d

4p

5s

4d

5p

6s

4f5d

6p

7s

5f

6d

7p单独占据一个轨道，并且自旋方向相同。洪特规则特例：当等价原子轨道处于全充满(p⁶,d¹0,fl⁴),

半充满(p³,d⁵,f7)和全空(p⁰,d⁰,fO)时为稳定状态。2.洪特规则电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先3.泡利原理每个电子的运动状态都不同，同一条轨道最多只能容纳两个自旋

状态不同的电子。电子的两种自旋方向为顺时针方向和逆时针方向，用“个“和”↓”表示。(四)电子排布式与轨道表示式1.电子排布式在能级符号的右上角用数字表示该能级上排布的电子数目的式子。(1)电子排布式的书写分为三步：①按能量关系写出正确的轨道；②将电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布，

只有前面的亚层填满后，才能去填充后面的亚层，将空轨道删去；③按能层的顺序进行整理得出电子排布式。例1:写出26Fe的电子排布式。第一步：1s2s2p3s

3p4s

3d;第二

步

：

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶;第三

步

：

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²。26Fe原子的电

子

排

布

式

为：1

s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²。例2:写出26Fe²+的电子排布式。Fe²+是

在Fe

原子的基础上失去2个电子形成的。因

此

2

6Fe²+的电子排

布式

为：1

s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶。Cr

原

子

的

电

子

排

布

式

为

1s²2s²

2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹Cu原

子

的

电

子

排

布

式

为

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹04s¹(2)电子排布式的简化写法用前一周期的稀有气体原子加方括号的形式表示内层电子(又叫

原子实)。例如：Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s²根据洪特规则特例：Cr、Cu的电子排布式要做适当的调整。原子轨道表示式6Cls2s

2p,N1s

2s

2p801s

2s

2p示一个给定量子数n、l1、m的轨道，用箭头“个""↓”来区别自旋方向不同的电子。可以反映粒子的电子层、电子亚层和自旋方向，但是无法体现伸展方向。2.轨道表示式表示电子所处轨道及自旋状态的式子。用一个方框、圆圈或两条短线表二、元素周期表与元素周期律(一)元素周期表的结构电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横

行，

最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵

列而

得到的表叫元素周期表。元素周期表是元素周期律的具体表现形式，反映了元素之间相互

联系的规律。族1元

素

周

期

表

180电子层18族

电子数IA1氢00W1213141516172He氦4.0026K2ⅡA原子序数

元素符号(t虹色做放新性元素)元素名称

标*的为

人看元率19K钾39.0984同位索的收量数(加底线的是天燃丰度

最大的同位囊，红色

微收射性同位素)个外层电子构型世错备位率的顺量散)金

属非金属稀有气体过渡元素注相对原子履量引白国际地样与应用化学联合会(UPAC)相对原子质量表(2013),腾节至五位有效数字，末尾数的准确度加注在其后

括号内。2.稳定元案列有其在自然界存在的同位索的质量数，放射性元素、人造元素同位素质量数

的选列参考白有关文献。ⅢA5硼081IVA碳2011VAVAVIA2Li锂6.944Be铍9.01227N氮14007228

白O

=氧15.999氟899810

能日

日氖

220.180L

K2时元素最长寿命同311Na"钠22990Mg

貌镁24305345678910111213铝

w26982Si硅

Mp38.0N515Pp³

30974硫320017氯1543p²18Ar氩39948KLN882ⅢBIVBVBVBVIBVⅢIBⅡB419

陶K

示钾39.09820

和Ca

钙40.078(4)21Sc铳

304

44,93622Ti钛

3d44786723V钒5094224Cr铬

a51.99625Mn"锰

3d54.93926

9Fe铁

34

55.845(2)27Co3445893328Ni

e0镍

458.69329Cu铜

3d°

63.5463)30Zn3d4

65382)31Ga镓

4sitp

6922)32

表Ge

锗263008)33砷74922Se硒78971(8)35Br溴T9.90436Kr氪ts33.79(2)NHL

R81882537Rb铷85468Sr锶

8762s39Y4d588,90640Zr

锆丑集441Nbdss

9290642Mo43Tc

锝

98)4S44Ru

钌5510040S45Rh

1铑102.9146Pd

钯102

uD国

5i047Ag银1078748Cd镉124149In铟14.825esSn锡18.7151Sb

出锑1217652Te

碲碘269054Xe氙131.9OzNLK8181882钼95.954ss9122402)101.072)106.42127.600)655Cs铯132.9156

Ba

钡²57-71

La-Lu

镧系72T4?73Ta钽

sit

180,9574…W

日mS361838475Re铼1862150°676Os锇190.23(3)Ir铱192.22Pt

铂95085d%TSd°%80Hg汞Sd%81T1铊204.3882Pb

铅

20720466p83Bi铋208.9884Po

钋

209}6uep85At(210)86

211Rn

3氡

fs

op222)KLMNop818321882Hf

T-

国铪

5d

78.40(2)137.33196.97200.59787Fr钫(223)88Ra

镭

(226时目者时89-103

Ac-Lr

钢系104Rf钟

6PT267105Db钵(2700106Sg镐266)67107Bh铍

”6d7(2700108Hs锅

”

(2700109Mt钹(791106T(281)111铊(281)112Cn镉

”285113(286)1142TFl铁"7s7p

(2891115Mc镇(289)116Lv(293)2Y129117Ts础293118Og294)epozRLK81832321882IT176日象1.周期和族周期：具有相同的

电子层数的元素按原子

序数递增的顺序排列成

的横行。族：最外层电子数

相同的元素按电子层数

递增的顺序排成的纵列。镧

系57La镧13891S8658Ce铈140.1259Pr

141镨1409160Nd钕里

1

垂

重61Pm62Sm钐190.36(263Eu铕

4f151.96士

的

154324esdos157283)65Tb钺15K归14rt³66Dy镝1625067Ho钬164.93P'668Er铒167.2616

147

市

1E

14r69Tm铥

4f'61689370Yb

镱173.0521211224r%IT

IT471Lu镥174.976e钷(145)406144.24系89Ac铜

(22768790Th钍2320466791Pa镁

s

7231.0492有铀srs2380393Np锌srs'7

(23794Pu钚C4441

*士

蚌se95Am错

243)sr96Cm铜sr6e7u(247)97Bk镨247sr7w98Cf锏(251)四50799Es

器镶

se(252)100Fm锁

5r7(257)101

Md钉258s7102No锆

se7(299)103Lr锈

67262)期用64Gd

钆1

一1

H79

Au金率口不采日日U

苦12

用

料三因日器振

正查日有和的

1时王日型多4

言

日

目眉臂当重词理6

制,自,

毕

口并车于用居兵家至色藏5着：塞"明智名晋恶开王雾鉴鉴福形5s5p钇锌钴日眼基道指到三目国盘要多铌指女言星清用磷到清清高容道白名物白多里道6d*7tn

1Ne钨三sd485中1746s55n在Fs起兵策王声月457个主族——由短周期和长周期元素共同构成的族

(IA～VIA)7个副族——仅由长周期元素构成的族

(IB～VIIB)VⅢ

族——第8,9,10纵列零族——第18纵列横的方向

(7个横行)纵的方向(18个纵行)(16个族)7个周期(三短、四长)元素周期表13C、14C同属于碳元素。核

素

：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。每一种原子为一

种核素，如¹2C、13C、14C各为一种核素。同位素：具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素互为同位

素。同位，指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。例如：12C、13C、14C,160

、170

、180,35Cl

、37Cl,H、2H、3H

分别互为同位素。2.元素、核素、同位素元素：具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。例如，12C、同位素的化学性质相似，物理性质不同。同位素之间的转化不属于化学变化。原子的裂变、聚变中虽有新

物质形成，但它们不属于中学化学变化研究的范畴。3.价电子层周期表上元素的“外围电子排布”简称“价电子层”,这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。价电子层中的电子称为价电子。铁Fe

铜Cu钠原子

氯原子(二)元素周期律元素的性质随原子序数(核电荷数)的递增而呈周期性的递变，

称为元素周期律。元素周期律是元素原子的核外电子排布呈周期性变化的必然结果。同周期元素的原子、最高价阳离子、最低价阴离子的半径随核电荷数增大而逐渐减小(稀有气体除

外)。例如，半径：1.粒子半径大小的比较(1)同周期元素的粒子Na>Mg>Al>Si,Na+>Mg²+>Al³+,S²->Cl-SrBaRaPo

At

RnSnPbSbBiInTIHeFr(2)同主族元素的粒子同主族元素的原子或离子的半径随核电荷数增大而逐渐增大。例如，半径：Li<Na<K,Li+<Na+<K+SnPb

Bi

Po

At

RnInT1SrBaFr

Ra0

HHe半径大小比较方法总结一看电子层数二看核电荷数三看核外电子数比较半径大小：N

a+

0

O²-单质与H₂化合生成气态氢化物的难易程度或气态氢化物的热稳定性最高价氧化物对应水化物的酸性强弱单质置换水或酸中氢的难易程度最高价氧化物对应水化物的碱性强弱2.金属性与非金属性原子半径

主要化合价元素周期律微观性质非金属性宏观性质金属性人人项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子半径逐渐减小逐渐增大电子层结构电子层数相同，最外层电子数逐渐增多电子层数递增，

最外层电子数相同得电子能力

(非金属性)逐渐增强，如Si<P<S<Cl逐渐减弱，如F>Cl>Br失电子能力逐渐减弱，逐渐增强，(金属性)如Na>Mg>Al如Li<Na<K氢化物的稳定性逐渐增强逐渐减弱最高价氧化物对应

水化物的酸碱性酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强的最低能量叫作第一电离能。(

2

)

意

义可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。

一般来说，第一

电离能数