《能层与能级-原子光谱》课件

《能层与能级原子光谱》绚丽多彩的烟花焰色试验：

某些金属及其化合物在无色火焰中灼烧使火焰呈现特征颜色，据此判断试样所含金属元素，化学上把这种定性分析操作称为焰色试验。问题导入1、关于原子，我们知道多少呢？原子：化学反应的实质：是组成分子的原子间的重新组合。原子结构：原子原子核核外电子(-)Z质子(+)Z中子(不带电）A-Z是化学变化中最小的粒子2、那么，构成原子的粒子，它们的相对空间位置和大小关系如何呢？问题导入目录能层与能级基态与激发态原子光谱01、02、原子理论发展史公元前1803190419111913汤姆孙玻尔道尔顿卢瑟福宇宙爆炸理论原子诞生

Democritus1936马德隆原子光谱构造原理原子理论发展史公元前1803190419111913汤姆孙玻尔道尔顿卢瑟福原子诞生宇宙

Democritus1936马德隆科学理论不断发展科学家对科学本质不懈追求科学家在科学创造中的丰功伟绩1、划分依据：2、能层序数：3、符号表示：4、能量关系：能层核外电子按能量不同分成能层，分别1、2、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。3、那么，同一能层中电子的能量是否就相同的呢？问题引入能级任一能层的能级总是从s能级开始，按s、p、d、f……排序，1、划分依据：2、种类代号：3、表示方法：4、能量关系：5、最大容量：同一能层，又按能量被分成不同能级。s、p、d、f中每类能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7……的2倍。同能层不同能级的能量顺序:E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)

能层序号+能级代号，1s、2s、2p、3d、4f……能级各能层、能级中最多容纳的电子数能层一二三四五…KLMNO…能级2s2p3s3p3d4d4f5s5p……最多电子数22262626……………1s4s4p6101014281832小结1原子核外电子排布特点：核外电子按照能量不同分不同的能层和能级。每个能层最多能容纳2n2个电子能层一二三四五符号KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5..最多电子数226261026101426101418最多电子数2n2281832501．下列能级符号表示正确的组合是()①5s②2d③3f④6pA．①④B．②③C．③④D．①②2．下列各能层不包含d能级的是()A．NB．MC．QD．K1.A2.D课堂练习4、那么，电子的能量和所在能级是否就一成不变的呢？问题引入基态与激发态

原子光谱基态原子与激发态原子处于最低能量状态的原子叫做基态原子。基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。相反.....1、定义基

态

原

子：激发态原子：2、关系基态原子吸收能量激发态原子释放能量5、我们知道，化学反应中的能量变化通常以热、光的形式呈现，那么，电子发生跃迁时能量变化又以什么形式呈现呢？问题引入原子光谱与光谱分析不同元素的原子，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元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。霓虹灯发射光谱（高跃到低）吸收光谱（低跃到高）1、原子光谱

定

义:

成

因：

获取方法：

类

型：

生活实例：光（辐射）是电子跃迁能量变化的重要形式。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。焰色试验。激发态

基态2、光谱分析定义：应用：灼烧焰色试验发射光谱课堂小结3．下列有关电子层的说法不正确的是(

)A．在量子力学理论中，用量子数n来描述电子离核的远近，称为能层（电子层）B．n的取值为正整数1、2、3、4、5、6等，对应的符号分别为K、L、M、N、O、P等C．n越大表示该电子层上的电子离核的平均距离越远、能量越高D．当n相同时，电子所具有的能量也一定相同课堂练习D4.已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(

)A.各能层含有的电子数为2n2B.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.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f......的顺序依次为自然数1、3、5、7......的2倍课堂练习D课堂练习(1)<(2)<(3)>(4)>(5)<<探究1能层与能级的组成以及能量关系【问题探究】在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为能级。(1)符号相同的不同能级(如2p、3p)中所能容纳的最多电子数是否相同?提示

相同。如2p、3p能级最多容纳的电子数都是6。(2)不同能层的s能级之间,能量高低有何关系?同一能层不同能级之间能量高低有何关系?提示

1s<2s<3s<4s<……;ns<np<nd<nf<……。【深化拓展】能层中各能级之间能量的大小关系(1)能层或能级的能量关系(2)不同能层中不同能级的能量高低顺序(按构造原理排序,存在能级交错):ns<(n-2)f<(n-1)d<np。【素能应用】典例1已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(

)A.各能层含有的电子数为2n2B.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.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍答案

D解析

各能层最多含有的电子数为2n2,A项错误;各能层的能级都是从s能级开始,但并不是都到f能级结束,如第1、2、3能层,B项错误;各能层含有的能级数与其能层序数相等,C项错误;各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍,D项正确。易错警示

能层与能级的认识误区(1)任何能层均含有s能级,但不是任何能层均含有s、p、d、f能级。(2)能层就是电子层,各能层具有的能级数等于能层序数,例如:K层只有1s能级;L层有2s、2p两个能级等。(3)从第3能层(M层)开始出现d能级,且3d能级的能量大于4s能级。变式训练1按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是(

)A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p答案

C解析

电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1s<E2s<E3s;E2p<E3p<E4p。当能层序数相同时,能量顺序为ns<np<nd<nf,如E3s<E3p<E3d。能级和能层都不相同时,根据构造原理判断,如D项中各能级能量由低到高顺序为3p、4s、3d、4p。方法技巧

判断能级能量高低的方法(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf。(3)还要注意能级交错现象,即高能层的s、p能级的能量可能会小于低能层的d、f能级,如4s<3d,6p<5f等。探究2构造原理与电子排布式的书写方法【问题探究】根据构造原理示意图回答以下问题:(1)分别写出O、Na、23V、26Fe的电子填充顺序和电子排布式。

提示

元素ONa23V26Fe电子填充顺序1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p64s23d31s22s22p63s23p64s23d6电子排布式1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d64s2(2)已知Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。这两种元素的基态原子核外电子排布不符合构造原理,是根据什么确定其电子排布的?提示

Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与构造原理不符合,这是根据Cr、Cu的原子光谱确定的。(3)元素周期表中钠原子的简化电子排布式写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义?模仿钠原子的简化电子排布式写出8号、14号、26号元素原子的简化电子排布式。提示

方括号里符号的意义是对应稀有气体元素原子的电子排布式。8号、14号、26号元素分别为O、Si、Fe,其简化电子排布式分别为:O[He]2s22p4;Si[Ne]3s23p2;Fe[Ar]3d64s2。【深化拓展】电子排布式的书写方法(1)简单原子的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能级中。如6C:1s22s22p2。(2)复杂原子的核外电子排布式

↓

↓例如

26Fe:1s22s22p63s23p64s23d6

1s22s22p63s23p63d64s2(3)特殊原子当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时,能量相对较低,原子结构较稳定。如24Cr:(4)简化电子排布式为了避免电子排布式过于烦琐,可以把内层电子达到稀有气体电子层结构的部分,以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如K:1s22s22p63s23p64s1,其简化电子排布式为[Ar]4s1,其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式,即1s22s22p63s23p6。【素能应用】典例2写出下列原子的电子排布式。(1)基态Cl原子的电子排布式是

。

(2)基态Ge原子的核外电子排布式为

。

(3)写出基态As原子的电子排布式:

。

(4)P原子的电子排布式是

。

答案

(1)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3(4)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3解析

根据构造原理填充核外电子,根据能层序数由低到高的顺序书写电子排布式。要注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。易错警示

(1)与化合价有关的电子叫价层电子,价层电子并不都是指原子的最外层电子,主族元素的价层电子就是最外层电子,但过渡元素的价层电子包括最外层s电子,次外层d电子,有的还包括倒数第三层f电子。(2)书写电子排布式时,同一能层按能级由低到高顺序连在一起。如基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。(3)并不是所有的原子核外电子的排布都遵循构造原理。Cr原子和Cu原子具有