1、第2课时电子云与原子轨道构造原理与电子排布式 复习回顾原子原子核核外电子能层能级基态与激发态原子光谱构 造原理一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运行，而在核外空间各处都有可能出现，但出现的概率不同量子力学1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行，然而到了1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。四、电子云与原子轨道1、电子云(1)概率密度用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则 称为概率密度，用表示。(2)电子云由于核外电子的分布看起来像一片云雾；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概率密度分布的形象化描述。PV电子云图中的一个小点
2、不代表一个电子。 电子云图中单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。离核越近,黑点越密，电子在单位体积内出现的概率越大。(3)电子云轮廓图绘制电子云的轮廓图的目的是表示电子云轮廓的形状对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。将电子在原子核外空间出现的概率P90%的空间圈出来pys电子云轮廓图为球形p电子云轮廓图为哑铃状 形状1种空间伸展方向3种空间伸展方向px 、py 、pz 相互垂直相互垂直 同一原子的能层越高，s电子云的半径越大， 2s电子云比1s电子云更弥散； 1s、2s、3s电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩
3、展。电子云扩展程度2、原子轨道(1)定义：各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。能级符号nsnpndnf轨道数目各能级所含有原子轨道数目量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道。【表1-2】不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图能层能级原子轨道数n2原子轨道名称电子云轮廓图的性质与取向形状取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz哑铃形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz哑铃形相互垂直3d5原子轨道数 = n2能层能级原子轨道数n2原子轨道名称电子云轮廓图的性质与取向能层能级N4s14s球形4p34px、4py、4pz哑铃
4、形相互垂直4d54f7三、构造原理与电子排布式 构造原理以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。每一行对应一个能层每一小圈对应一个能级连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。构造原理规律： 1s； 2s 2p； 3s 3p； 4s 3d 4p； 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p； 7s 5f 6d 7p构造原理规律： ns (n-2)f (n-1)d np以S能级开始，P能级结束出现了能级交错现象能级交错从第三能层开始出现能级交错现象，能级交错排列的顺序即电子能量由低到高的顺序，即EnsE(n-2)fE(n-1)dEnp随着电荷数递增，
5、电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的，电子是按能量由低到高的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。源于光谱学事实 (1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： (2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： (3) 不同层不同能级可由下面的公式得出能量高低顺序: 各能级的能量高低顺序nsnpndnf1s2s3s4s ； 2p3p4p ; 3d4dns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数)1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p = 电子填入能级的顺序 基态原子的电子排布式理论依据：构造原理元素核电荷数每
6、递增一个，同时增加一个核电荷和核外电子，就得到一个基态原子的电子排布电子填满一个能级，就开始填入下一个能级从氢到碳的基态原子电子排布式如下：氢 氦 锂 铍 硼 碳1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p定义：在用数字表示该能级的电子数的式子。Al原子电子排布式【学生活动】1.阅读课本第9页表1-1，总结电子排布式的书写原则对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高（按构造原理）排列，然后将同一能层的电子移到一起。26Fe 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6 再将同一能层的移到一起，即该原子的电
7、子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2画出Fe原子结构示意图特殊原子的核外电子排布式当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的电子排布式的书写按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中（会出现能级交错的现象）。一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序书写。26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理 Cr基态原子的电子排布式： Cu基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1半充满全充满电子排布式的
8、书写原则【学生活动】2.书写下列元素基态原子的电子排布式。H C O Na Mg Al Si P S Cl K Ca Mn Fe Co Ni Cu Zn H 1s1 C 1s22s22p2 O 1s22s22p4Na 1s22s22p63s1 Mg 1s22s22p63s2 Al 1s22s22p63s23p1Si 1s22s22p63s23p2 P 1s22s22p63s23p3 S 1s22s22p63s23p4Cl 1s22s22p63s23p5 K 1s22s22p63s23p64s1 Ca 1s22s22p63s23p64s2 Mn 1s22s22p63s23p63d54s2 Fe
9、1s22s22p63s23p63d64s2 Co 1s22s22p63s23p63d74s2 Ni 1s22s22p63s23p63d84s2 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 【思考与讨论】1.按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布； 除氦外它们的通式是什么？He 1s2Ne 2s22p6Ar 3s23p6Kr 4s 24p6Xe 5s 25p6Rn 6s 26p6通式：ns2np62、电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为Ne3s1。 (1) 上述方括号的意义是什么？ (2) 仿照
10、Na的简化电子排布式，写出O、Si、Cu的简化电子排布式。方括号：内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号的形式表示O He 2s22p4Si Ne3s23p2Cu Ar 3d10 4s1简化的电子排布式 =【上一周期稀有气体 元素符号】+ 剩余部分3.为突出化合价与电子排布式的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层。例如：Fe 简化电子排布式为Ar3d64s2 ， 价层电子排布为3d64s2 。通常元素周期表只给出价层电子排布式。请写出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布。Na 3s1 Al 3s23p1Cl 3s23p5 Mn 3d5
11、4s2Br 4s24p5 简化的电子排布式 =【上一周期稀有气体 元素符号】+ 剩余部分=价层电子排布式如何书写离子的电子排布式？原子变成离子，得失电子都从最外层开始！总结：构造原理与电子排布式 1.简单原子的电子排布式(1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。(2)为了避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1电子排布式可简化为Ne3s1。2、复杂电子的电子排布式对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高排列，然后将同一能层的电子移到一起。26Fe 先按能量从低到高排列
12、为1s22s22p63s24s23d6 同一能层的移到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式为Ar3d64s23特殊原子的核外电子排布式当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。(1)24Cr的电子排布式的书写(2) 29Cu的电子排布式的书写不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同 。 能层序数n越大，原子轨道的半径越大。 s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。归纳小结原子轨道数与能层序数(n)的关系是原子轨道为n2个。电子云 概率密度 电子云与电子云轮廓原子轨道 原子轨道 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图本节小结构造原理构造原理电子排布式及书写能级交错半充满、全充满
