高中化学 第2节原子结构与元素周期表.ppt

1、,第一章 原子结构,第2节 原子结构与元素周期表,一、原子结构,原子,原子核,核外电子(-),质子(+) 中子(不带电）,粒子间的数量关系,原子内部，质子所带正电和电子所带负电电量相等，电性相反。原子整体不显电性。,回忆：构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？,核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数,质量数（A） = 质子数（Z） + 中子数（N）,离子所带电荷数=质子数核外电子数,思考：,当质子数（核电荷数）核外电子数时，该粒子是,阳离子，带正电荷。,阴离子，带负电荷。,当质子数（核电荷数）核外电子数时，该粒子是,核外电子是怎样排布的？,一、 基态原子的核外电子排布,观察1-18号元素的

2、原子结构示意图，讨论为什么原子核外的电子分层运动？,1 氢 H 1,2 氦 He 2,3 锂 Li 2 1,4 铍 Be 2 2,5 硼 B 2 3,6 碳 C 2 4,7 氮 N 2 5,8 氧 O 2 6,9 氟 F 2 7,10 氖 Ne 2 8,11 钠 Na 2 8 1,12 镁 Mg 2 8 2,13 铝 Al 2 8 3,14 硅 Si 2 8 4,15 磷 P 2 8 5,16 硫 S 2 8 6,17 氯 Cl 2 8 7,18 氩 Ar 2 8 8,2 氦 He 2,18 氩 Ar 2 8 8,10 氖 Ne 2 8,36 氪 Kr 2 8 18 8,54 氙 Xe 2 8

3、 18 18 8,86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8,118号元素和稀有气体电子层排布情况,1、基态原子的核外电子排布原则,(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 (2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。 (3)电子在原子轨道上排布遵循泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两电子的自旋方向必须相反。 （4）原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。 (5)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。 （6）电子在能量相

4、同的的轨道上排布时，将劲尽可能分占不同的轨道并自旋方向相同（洪特规则） 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。,最多电子数,能 层,符 号,一,二,四,六,七,2,L,N,O,P,Q,8,32,50,K,三,五,M,18,能 层（电子层）,离 核 距 离,能 量 高 低,( 近 ),( 远 ),( 低 ),( 高 ),多电子原子中，同一能级的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比,能层是楼层，能级是楼梯的阶梯。,最多电子数,能 级,2,1s,能 级,能层与能级,1.各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数,归纳总结,1、在每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、n

5、d、nf（n代表能层）,2、任一能层的能级总的从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。,5、以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍。,3、各能级所在能层的取值,nsn1；,npn2；,ndn3；,nfn4；,4、每一能层最多可容纳2n2个电子,6.各能层、能级中电子能量的高低,同一能层中：,不同能层中：,E(ns)E(np)E(nd)E(nf),E(1s)E(2s)E(3s)E(4s),E(2p)E(3p)E(4p)E(5p),1、以下能级符号正确的是（ ） A. 6s B. 2d C. 3f D. 7p,2、若n =3，以下能级符号错误的是（ ） An p

6、Bn f Cn d Dn s,课堂练习,AD,B,3、下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ） A. N能层 B. M能层 C. L能层 D. K能层,CD,探究一,1、知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？ 2、钾原子的电子排布为什么不是2、8、9，而是2、8、8、1？,电子填充的先后顺序 （构造原理）1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p,构造原理,随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循如左图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,理论研究,电子排布式,

7、Na：1s22s22p63s1,能层序数,该能级上排布的电子数,能级符号,K,L,M,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,K,L,M,N,按能层次序书写，按构造原理充入电子。,电子填入轨道次序图,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p,能量相近的能级划为一组,称为能级组,第一能级组 第二能级组 第三能级组 第四能级组 第五能级组 第六能级组 第七能级组,通式：ns(n-2)f、(n-1)d、np,1、21Sc 、25Mn 2、27Co、36Kr,课堂练习写出下列元素基态原子的电子排布式：,构造原理中排布顺序

8、的实质,各能级的能量高低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d 3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数),简化电子排布式,如：,Na：1s22s22p63s1,Ne3s1,表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同,简化为,试写出8号、14号、26号元素的简化排布式吗？,并不是所有基态原子的核外电子都符合构造原理。,如：,24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1,29Cu：1s22s22p63s23

9、p63d104s1,从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理？,洪特规则：半充满、全充满更稳定,2、1936号元素的基态原子的核外电子排布,按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（ ） A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2p C2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p,C,练 习,价电子：外层轨道上的电子。,元素化学性质,基态铁原子的价电子排布式：3d64s2,例题解析,例1 若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（ ） A该元素基态原子中共有3个电子 B该元素原子核外有5个电子层 C该元素原子最外层共有3个电子 D该元素原子

10、M能层共有8个电子,B,例2 下列有关认识正确的是（ ） A各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7 B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 -1 D各能层含有的电子数为2n2,A,1.核外电子排布与周期的划分,(1)结合周期表,我们会发现,每一周期的第一种元素(除第一周期外)是 _, 最外层电子排布为_,每一周期的最后一种元素都是 _ , 这些元素的最外层电子排布除He为1s2 外,其余都是_.,碱金属,ns1,稀有气体,ns2np6,二、核外电子排布与元素周期表,(2)观察周期表发现周期表中周期序数等于该周期中元素的_.,能层数,(3)我们

11、把“构造原理”中能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”,下表是各周期所含元素种数与相应能级组的原子轨道关系,2 8 8 18 18 32 未完,2,8,8,18,18,32,未满,可见各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和。,由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原理，元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目不总是一样多，而是随着周期序号的递增渐渐增多。因而，我们可以把元素周期系的周期发展形象的比喻成螺壳上的螺旋。,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可在化学反应中发生变化,这些电子称为价电子,仔细观察周期表

12、,看看每个族序数与价电子数是否相等？,想一想,在周期中有18个纵列,除零族元素中He （1s2）与其它稀有气体ns2np6不同外,一般说来,其它每个族序数和价电子数是相等的. 主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价 电子数副族元素：大多数族序数=（n-1)d+ns的电 子数=价电子数,2、核外电子排布与族的划分,元素周期表里的元素可按不同的分类方法分为不同的区,你能把周期表裁剪成不同的区吗?,按电子排布，可把周期表里的元素划分为5个区，(除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号)仔细观察周期表,你能划分开吗?这些区分别有几个纵列？,拓展视野,核外电子排布与元素周期表的分区,原

13、子的电子构型和元素的分区,S 区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和 IIA族元 素。除H外，其余为活泼金属。,p区元素：最外层电子构型从ns2np1ns2np6的元素。即IIIAVIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。,归 纳,ds区元素:包括IB族和IIB族元素，最外层电子数皆为12个，均为金属元素 。,f区元素：包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同，化学性质相似。,d区元素:包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电子数皆为12个，均为金属元素，性质相似。,小结:,1、原子的电子排布与周期的划分,(1)每一周期的第一种元素(除第一周期外)都是 _,最外层电子排布为_

14、,每一周期的最后一种元素都是_，这些元素的最外层电子排布除He为1s2 外,其余都是_ (2) 周期序数等于该周期中元素的_。(3) 各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和。,2、原子的电子排布与族的划分,主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数 副族元素：大多数族次=（n-1)d+ns的电子数=价电子数 3、原子的电子构型和元素的分区,1. 为什么副族元素又称为过渡元素？,2.为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内（如图）？,3.处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？,思考题：,例1、将下列能级按能量由高到低的顺序排列：1S

15、、3P、2P、5d、4S、5f。,题型一、构造原理、能级的能量高低比较,练习：构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E表示某能级的能量，以下各式中正确的是 （ ） AE(4s) E(3s) E(2s) E(1s) BE(3d) E(4s) E(3p) E(3s) CE(5s) E(4f) E(4s) E(3d) DE(5s) E(4s) E(4f) E(3d),AB,请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。,结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。 电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。 轨道表示式：能反映各轨道的能量