1、厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY第第1 1章第章第2 2节节 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表 基态原子的核外电子排布 鲁科版鲁科版物质结构与性质物质结构与性质 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY化学史话薛定谔，奥地利物理学家，薛定谔，奥地利物理学家，诺贝尔奖获得者，量子力诺贝尔奖获得者，量子力学奠基人之一学奠基人之一 。“薛定谔的猫薛定谔的猫”19241924年，德布罗意提出著名的年，德布罗意提出著名的“德布罗意假说德布罗意假说”。薛定谔受此启发夜以继日地思考相关问题进行薛定谔受此启发夜以继日地思考相关问题进行 研究，最终他在研究，最终他在哈密顿哈密顿研究的基础上，
2、在研究的基础上，在2 2年年 后（后（3939岁）时提出此方程。它是量子力学中描岁）时提出此方程。它是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律，它在量子力学述微观粒子运动状态的基本定律，它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。的地位。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY复习回顾一 同学们，通过必修知识的学习，你们知道核外电同学们，通过必修知识的学习，你们知道核外电子排布遵循哪些规律吗？子排布遵循哪些规律吗？你能解释这些规律吗？你能解释这些规律吗？问题提出厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY一、基态原子的核外电子排布一、
3、基态原子的核外电子排布 1.1.表示方法表示方法（1 1）原子结构示意图）原子结构示意图（2 2）电子排布）电子排布式式NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1能层序数能层序数该能级上排布该能级上排布的电子数的电子数能级符号能级符号K KL LM M按能层次序书写按能层次序书写厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY（3 3）轨道表示式）轨道表示式Na：轨道名称轨道名称轨道轨道电子以及电子以及自旋方向自旋方向厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY问题探究一阅读课本阅读课本10-1110-11页，回答下列问题页，回答下列问题（1 1）基态）基态NaNa原子的原子的
4、3p3p等其他能级为什么没有填充电子？等其他能级为什么没有填充电子？（2 2）1s1s、2s2s能级里为什么只有能级里为什么只有2 2个电子？个电子？2p2p能级为什么填了能级为什么填了6 6个电子？一个轨道里两个电子的自旋方向是否可以相同？个电子？一个轨道里两个电子的自旋方向是否可以相同？厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY2.2.排布原则排布原则（1 1）能量最低原则）能量最低原则核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成稳定结构。稳定结构。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY复习回顾二比较下列轨道能量的高低比较下列轨道能量的高低1
5、.ns np nd nf2.1s 2s 3s 4s3.2px 2py 2pz4.3Px 2S5.3d 4s?厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY2.2.排布原则排布原则（1 1）能量最低原则）能量最低原则1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY化学史话1873-1878年，吉布斯在名不见经传的年，吉布斯在名不见经传的康涅狄康涅狄格科学院院报格科学院院报（现在它很有名了）连续发表了（现在它很有名了）连续发表了篇论文。篇论文。”论文充满纯数学演绎而缺乏范例说论文充满纯数学演绎而
6、缺乏范例说明，艰深晦涩，康涅狄格科学院后来承认当时没明，艰深晦涩，康涅狄格科学院后来承认当时没有人能够读懂，他们有人能够读懂，他们“了解吉布斯并承认他的成了解吉布斯并承认他的成就全凭盲目就全凭盲目”。第。第3篇论文长达篇论文长达323页，包含页，包含700多个公式。多个公式。Gibbs 在其中对能量最低原则的表述在其中对能量最低原则的表述为为:熵熵S、体积、体积V 和粒子数和粒子数N 固定的体系，体系会固定的体系，体系会在其他未受约束的内部状态变量的驱使下趋于平在其他未受约束的内部状态变量的驱使下趋于平衡，在趋向平衡的过程中体系能量衡，在趋向平衡的过程中体系能量U 不断降低，不断降低，到达平衡
7、态时能量将达到极小值。到达平衡态时能量将达到极小值。吉布斯，美国物理吉布斯，美国物理化学家、化学家、数学物理数学物理学家学家。奠定了化学。奠定了化学热力学的基础。热力学的基础。核外电子填充规则仅仅是能量最低原则的众多核外电子填充规则仅仅是能量最低原则的众多应用实例中的一个。应用实例中的一个。孤独的边缘人孤独的边缘人厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY问题探究一阅读课本阅读课本10-1110-11页，回答下列问题页，回答下列问题（1 1）基态）基态NaNa原子的原子的3p3p等其他能级为什么没有填充电子？等其他能级为什么没有填充电子？（2 2）1s1s、2s2s能级里为什么只有能级里为什么
8、只有2 2个电子？个电子？2p2p能级为什么填了能级为什么填了6 6个电子？一个轨道里两个电子的自旋方向是否可以相同？个电子？一个轨道里两个电子的自旋方向是否可以相同？厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY2.2.排布原则排布原则（1 1）能量最低原则）能量最低原则（2 2）泡利不相容原理）泡利不相容原理在一个原子轨道中最多只能容纳在一个原子轨道中最多只能容纳2个个电子，并且这两个电子，并且这两个电子的电子的自旋方向自旋方向相反。相反。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY化学史话 19001900年，普朗克提出了年，普朗克提出了“能量子能量子”的概念，标的概念，标志着一个与经典物理学
9、完全不同的领域志着一个与经典物理学完全不同的领域 量子量子力学诞生了。起初，泡利和其他物理学家一样也力学诞生了。起初，泡利和其他物理学家一样也一度在经典物理学这一困境面前一筹莫展。他在一度在经典物理学这一困境面前一筹莫展。他在给友人的信中写道：给友人的信中写道：“物理学混乱得可怕。无论物理学混乱得可怕。无论如何，它对我来说是太困难了。我真希望我曾经如何，它对我来说是太困难了。我真希望我曾经是一个喜剧演员或者某种类似的人生，而从来没是一个喜剧演员或者某种类似的人生，而从来没有听到过物理学有听到过物理学”。然而，。然而，泡利很快从困惑中振泡利很快从困惑中振作起来作起来。围绕构成自然界的粒子理论，他
10、率先选。围绕构成自然界的粒子理论，他率先选取了取了反常塞曼效应作为研究的切入点反常塞曼效应作为研究的切入点。而这一研。而这一研究，最终导致了他（究，最终导致了他（2525岁）岁）一生最卓越的发现一生最卓越的发现 “不相容原理不相容原理”。泡利是用他。泡利是用他天才的洞察力天才的洞察力从从浩如烟海的光谱数据浩如烟海的光谱数据中得出的不相容原理，其难中得出的不相容原理，其难度甚至远大过开普勒整理行星轨道的数据。度甚至远大过开普勒整理行星轨道的数据。实验装置实验装置“破坏者破坏者”美籍奥地利科学家，美籍奥地利科学家，诺贝尔物理学奖获诺贝尔物理学奖获得者得者 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY
11、再识真身厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY写出基态写出基态N原子的电子排布式和轨道表示式？原子的电子排布式和轨道表示式？问题探究二厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY2.2.排布原则排布原则（1 1）能量最低原则）能量最低原则（2 2）泡利不相容原理）泡利不相容原理（3 3）洪特规则）洪特规则对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占尽可能分占不同的轨道不同的轨道并且并且自旋方向自旋方向相同。相同。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY化学史话 1925 1925年，年，2929岁的洪特进行了大量光谱实验，分析岁的洪
12、特进行了大量光谱实验，分析从钪到镍的原子光谱中发现了一个经验规则，即洪特从钪到镍的原子光谱中发现了一个经验规则，即洪特规则。当时量子力学尚未诞生，洪特规则的发现对原规则。当时量子力学尚未诞生，洪特规则的发现对原子结构的研究及量子化学的建立起到了很好的作用。子结构的研究及量子化学的建立起到了很好的作用。洪特，德国物理学洪特，德国物理学家。代表研究：洪家。代表研究：洪特规则，量子穿隧特规则，量子穿隧效应。效应。洪特先后在七所大学开展研究和教学工作，在物洪特先后在七所大学开展研究和教学工作，在物理学界的影响巨大。理学界的影响巨大。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY 以下列出的是一些原子的以下
13、列出的是一些原子的2p2p能级和能级和3d3d能级中电子排布的情况。能级中电子排布的情况。试判断正误？若错误，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪试判断正误？若错误，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则？特规则？（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）答案答案：（：（1)1)违反泡利不相容原理、违反泡利不相容原理、（2)(4)2)(4)违反洪违反洪特规则、（特规则、（3 3）正确）正确反馈练习1 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY反馈练习2请同学们写出下列原子的电子排布式请同学们写出下列原子的电子排布式:（1 1）1414SiSi（2 2）1919K K（3 3）2222Ti
14、Ti（4 4）3535BrBr（5 5）2424CrCr24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY洪特规则特例洪特规则特例 能量相同的原子轨道在全充满（能量相同的原子轨道在全充满（如如p p6 6/d/d1010）、）、半充满（如半充满（如p p3 3/d/d5 5）和全空（如）和全空（如p p0 0/d/d0 0）状态时，体系）状态时，体系的能量较低，原子较稳定。的能量较低，原子较稳定。29Cu：1s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p6 3d104s1价电子价电子一般化学反应只涉及外层原子轨道上的电子，人们称
15、这些电子为价电子。一般化学反应只涉及外层原子轨道上的电子，人们称这些电子为价电子。厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY写出写出2626FeFe2+2+的的电子排布式？电子排布式？反馈练习3 简化电子排布式：简化电子排布式：稀有气体元素符号稀有气体元素符号+外围电子外围电子厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY 原子核外电子在排布时，每个电子层最多容原子核外电子在排布时，每个电子层最多容纳的电子数为什么纳的电子数为什么是是2n2个（个（n代表电子层数）？代表电子层数）？最外层为什么不超过最外层为什么不超过8个？个？问题解决 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY 结构示意图结构示意
16、图电子排布式电子排布式轨道表示式轨道表示式钠钠原原子子1s22s22p63s1 请你通过比较、归纳，分别说出请你通过比较、归纳，分别说出3 3种不同化学用语的特点？种不同化学用语的特点？结构示意图结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数：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。及各能层上的电子数。电子排布式电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。上的电子数。电子排布图电子排布图：能反映电子填充的各轨道及各轨道上的电子：能反映电子填充的各轨道及各轨道上的电子 分布情况，自旋方向。分布情况，自旋方
17、向。你来比较 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY排布原则排布原则能量最低原则能量最低原则泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则知识总结知识总结 基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布 表示方法表示方法原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电子排布式轨道表示式轨道表示式厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY（1）2013新课标新课标，37(1)改编改编Ni2的价层电子轨道表示式为？的价层电子轨道表示式为？（2）2013福建，福建，31(2)基态铜原子的核外电子排布式为？基态铜原子的核外电子排布式为？（3）2012新课标，新课标，37(3)Se原子序数为？其核外原子序数为？
18、其核外M层电子的排层电子的排布式为？布式为？（4）2011新课标，新课标，37(2)基态基态B原子的电子排布式为？原子的电子排布式为？（5）2014高考新课标高考新课标卷，卷，37（2）基态铁原子有基态铁原子有 个未成个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为？对电子，三价铁离子的电子排布式为？（6）2014年高考江苏卷，年高考江苏卷，21A（1）Cu+基态核外电子排布式基态核外电子排布式为为 。高考实战高考实战 厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY作业布置1 1、完成本课时的校本练习、完成本课时的校本练习2 2、预习下一课时、预习下一课时核外电子排布与元素周期表核外电子排布与元素周期表厦门第一中学厦门第一中学CHEMISTRY
