1、第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构构造原理与电子排布式电子云与原子轨道海南省儋州市思源高级中学制作者 徐慧玲1.1.构造原理构造原理：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称为构造原理一、构造原理与电子排布式一、构造原理与电子排布式76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核外电子填充顺序图构造原理：构造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p 构造原理与电子排布式 2.电子排布式理论依据：构造原
2、理元素核电荷数每递增一个，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 碳构造原理与电子排布式 2.电子排布式电子排布式是用数字在标明该能级上排布的电子数的式子Al原子电子排布式构造原理与电子排布式 电子排布式学生活动1.书写下列元素基态原子的电子排布式2.阅读课本表1-1，总结电子排布式的书写原则H O Si K Ca Fe 2.2.电子排布式：电子排布式：8O 1s22s22p63s23p21s1按构造原理填充电子，但要按能层顺序书写。按构造原理填充电子，但要按能层顺序书写。1H14Si
3、基态原子电子填充顺序电子排布式1s11s22s22p41s22s22p41s22s22p63s23p2基态原子电子填充顺序电子排布式19K20Ca26Fe 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p64s23d6 1s22s22p63s23p63d64s2构造原理与电子排布式 电子排布式3.书写原则按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中(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
4、由下面的公式得出: 各能级的能量高低顺序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4dns(n-2)f(n-1)dnp (n为能层序数)称为能级交错现象构造原理与电子排布式 电子排布式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，即随着电荷数递增，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、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：、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、2pC2s、2p、3s、3p D4p、3
5、d、4s、3pC练习：3.书写原则按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中一般情况下，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半充满全充满全充满：全充满：p6 d10 全空：全空：p0 d0 半充满：半充满：d5构造原理与电子排布式 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 1
6、s2Ne 2s22p6Ar 3s23p6Kr 4s 24p6Xe 5s 25p6Rn 6s 26p6通式：ns2np6简化电子排布式简化电子排布式例如例如 Na：1s22s22p63s1表示钠的表示钠的内层电子排布内层电子排布与稀有气体元素与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。的核外电子排布相同。Ne3s12.仿照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价层电子排布式价层电子排布式3.为突出化合价与电子排布的关系，将在
7、化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）如：铁的简化如：铁的简化电子排布式电子排布式为为Ar3d64s2 铁的铁的价层电子排布式价层电子排布式为为3d64s2Na：3s1 查看元素周期表找出查看元素周期表找出Na、Al、Cl、Mn、Br价层电子排布式价层电子排布式Al：3s2 3p1Cl：3s2 3p5Mn：3d5 4s2Br：4s24p5简单离子电子排布式 先写原子的电子排布式,然后再考虑得失得失电子的情况。如O2-的电子排布式,先写O原子的电子排布式为1s22s22p4,再得2个电子知O2-的电子排布式为1s22s22p6。例如：例如：26 铁 Fe 1s12s22p63s
8、23p63d64s2失电子的顺序：从外层到内层逐渐失去。Fe3：1s12s22p63s23p63d5Fe2：1s12s22p63s23p63d6【练习练习】请写出请写出K+、S2-、 29Cu2+ 离子的电子排布式？离子的电子排布式？K+ ：1s22s22p63s23p6S2- ：1s22s22p63s23p6Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9【练习练习】已知某+2价离子的电子排布式为1s22s22p6,该元素在周期表中所属的族是()A.A B.B C. D.BA 解析:解析:Ca原子核外有20个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,A项正确;M
9、g2+核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,B项正确;F-核外有10个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p6,C项错误;Br原子核外有35个电子,根据构造原理,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,D项正确。C【练习练习】下列基态原子或离子的电子排布式错误的是()A.Ca 1s22s22p63s23p64s2B.Mg2+1s22s22p6C.F- 1s22s22p5D.Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5【注意1】 核外电子的填充顺序与其在化学反应中得失电子的顺序有何区别？填充：书写：得失：低能级高能级内
10、层外层外层内层【注意2】 构造原理呈现的核外电子的填充顺序是基于光谱学数据事实，不是任何理论推导的结果。 构造原理是一个假想的理论模型，某些原子核外电子的分布可能与理论模型不符也是合理的。二、电子云与原子轨道1.概率密度 1913年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行 量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。 P表示电子在某处出现的概率 V表示该处的体积 概率密度：=VPVP二、电子云与原子轨道 氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图 小点是1s电子在原子核外出现外出现的概率密度
11、的形象描述 小点越密，表明概率密度越大二、电子云与原子轨道 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云2.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的概率分布的形象化描述。 电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图 电子云轮廓图的绘制过程二、电子云与原子轨道 绘制电子云轮廓图的目的是表示的形状,对核外电子的 有一个形象化的简便描述。绘制电子云轮廓图时,把电子在原子核外空间出现概率P=的空间圈出来。 电子云轮廓空间运动状态90%3.电子云轮廓图 s原子轨道呈原子轨道呈_形对称，即在空间有形对称，即在空间有_个伸展方个伸展方向，故向，故s轨道只有轨道
12、只有_个轨道。个轨道。球11二、电子云与原子轨道(1)所有原子的任一能层 的s电子的电子云轮廓图都是球形, 只是球的半径不同同一原子的能层越高，s电子云半径越大 P轨道呈_形，P轨道在空间有_个伸展方向，它们互相垂直，包括_、_、_共_个轨道。哑铃3px py pz3二、电子云与原子轨道(2)p电子云的形状是哑铃状的，有3个互向垂直电子云分别称为Px、Py、Pz二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道4.原子轨道量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。ns能级各有 个轨道，np能级各有 个轨道，nd能级各有 个轨道，nf能级各有 个轨道。1573能层数能层数KLMNOPQn能级数能级数1234567轨道数轨道数14916253649nn21、下列轨道含有轨道数目为3的是( ) A、1s B、2p C、3p D、4d 3、第三电子层含有的轨道数为( ) A、3 B、5 C、7 D、9 2、3d轨道中最多容纳电子数为( ) A、2 B、10 C、14 D、184. 第三能层中能量最高的轨道是( ) A、3S B、3p C、3d D、3f 【练习1】BCBDC
