1、第第 2 课时课时 原子的核外电子排布原子的核外电子排布 基态与激发态、光谱基态与激发态、光谱 目标导航 预习导引 1.了解原子结构的构造原理,能用构造原理认识原子的核外电 子排布。 2.能用电子排布式表示常见元素(136 号)原子核外电子的排 布。 3.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理。 4.知道基态原子和激发态原子的定义。 5.初步了解原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱,了解其简 单应用 1.能根据构造原理写出 136 号元素原子的电子排布式。 2.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理。 3.掌握基态与激发态、光谱、吸收或发射光谱等基本概念 目标导航 预习导引 一 二 三 一、构造
2、原理一、构造原理 随着原子核电荷数的递增,绝大多数元素的原子核外电子的排布 将遵循下图的排布顺序,人们把它称为构造原理。 即电子排布的能级顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、 4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s 目标导航 预习导引 一 二 三 关于钾原子的结构示意图,小红和小明的观点不同: 请你判断谁的观点正确,并说明理由。 答案:小明的观点正确,原子核外电子排布遵循构造原理,钾原子 中的电子在能级中的排列顺序及对应电子数分别为1s2、2s2、2p6、 3s2、3p6、4s1,故原子结构示意图中应有四个电子层。 目标导航 预习导引 一 二 三 二、电子排布式二、电
3、子排布式 将能级上排布的电子数标在该能级符号右上角,并按照能层从左 到右的顺序排列的式子,称为电子排布式,如H的电子排布式为: Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,也可写成Ne3s2。 目标导航 预习导引 一 二 三 小明同学认为“能层序数越大,能级的能量越高。”你同意他的观 点吗?为什么? 答案:不同意。根据构造原理示意图不难看出,不同能层的能级 有交错现象,如E(3d)E(4s),E(4d)E(5s),E(4f)E(5p),E(4f)E(6s)等, 所以小明同学的观点不合理。 目标导航 预习导引 一 二 三 三、能量最低原理、基态与激发态、光谱三、能量最低原理、基态与激发态、光谱
4、1.原子的电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处于最低状 态,简称能量最低原理。 2.基态与激发态 (1)基态原子:处于最低能量的原子叫做基态原子。 (2)激发态原子:当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较 高能级,变成激发态原子。 基态原子激发态原子 目标导航 预习导引 一 二 三 3.光谱 原子光谱:不同元素的原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种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总称原 子光谱。 光谱分析: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。 节日的焰火将夜空点缀成五彩缤纷的世界,你知道这些美丽的焰 火与电子有什么关系吗? 答案:电子
5、从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基 态时释放出能量,释放出的能量往往以光(辐射)的形式表现,于是形 成了美丽的焰火。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一、构造原理一、构造原理 根据构造原理,判断能级能量高低的规律 1.相同能层上能量的高低:E(ns)E(4s)E(3d) B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s) C.E(4s)E(4f)E(3d) 解析:根据构造原理,各能级能量高低的排列顺序为1s、2s、2p、 3s、3p、4s、3d、4p、5s能量由低到高,A项和D项的正确顺序 为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s);C项的正确顺序为 E(4s)E(3s)E
6、(2s)E(1s)。 答案:B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 1.下列各项中,前面的能级先填入电子的是( ) 3d和4s 4p和5s 5s和4d 5p和4d A. B. C. D. 解析:根据构造原理可知电子填入能级的顺序为4s、3d、4p、 5s、4d、5p、6s从而可以看出中前面的能级先填入电子。 答案:B 2.按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是( ) (导学号 52700003) A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p C.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p 解析:根据构造原理,A项中3d能
7、量高于4s;B项中3s能量高于2p;D 项中顺序应为3p、4s、3d、4p。 答案:C 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 二、电子排布式二、电子排布式 1.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, 如:17Cl:1s22s22p63s23p5、19K: 1s22s22p63s23p64s1。在书写电子排布式时,能层低的能级要写左边, 不能完全按填充顺序写。例如,21Sc的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d14s2,而不能写成 1s22s22p63s23p64s23d1。 2.简化电子排布式的书写 为了方便书写,常把内层已达稀有气体原子的电子
8、层结构用稀有 气体符号加中括号来表示。如K:1s22s22p63s23p64s1,其中 1s22s22p63s23p6可用Ar表示,故K的简化电子排布式可表示为 Ar4s1。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 3.特殊原子的核外电子排布式的书写 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,先按能量从低到高的顺序排列: 1s22s22p63s23p64s23d4,因3d5为半充满稳定结构,因此需要将4s能级 上的一个电子调整到3d能级,得到1s22s22p63s23p64s13d5。再将同一 能层的排到一起,即该原子的电子排布式为 1
9、s22s22p63s23p63d54s1(3d5为半充满稳定结构)。 29Cu,先按能量从低到高的顺序排列: 1s22s22p63s23p64s23d9,因3d10为全充满状态时较稳定,因此需要将4s 能级上的一个电子调整到3d能级,得到1s22s22p63s23p64s13d10。再 将同一能层的排到一起,即该原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例2】 若某基态原子的简化电子排布式为Kr4d15s2,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
10、共有3个电子 D.该元素原子M能层共有8个电子 解析:根据核外电子排布规律,该元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可见该元素原子中共有39个 电子,分为5个电子层,其中M能层上有18个电子,最外层上有2个电子。 答案:B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 1.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( ) A.O2- 1s22s22p4 B.Ca Ar3d2 C.Fe Ar3d54s2 D.Si 1s22s22p63s23p2 解析:O2-的电子排布式为1s22s22p6;Ca的电子排布式为Ar4s2;Fe 的电子排布式为
11、Ar3d64s2。 答案:D 2.下列原子的简化电子排布式不正确的是( ) (导学号 52700004) A.V:Ar3d34s2 B.Cr:Ar3d44s2 C.Mn:Ar3d54s2 D.Ni:Ar3d84s2 解析:B项中Cr的简化电子排布式应为Ar3d54s1。 答案:B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 三、能量最低原理三、能量最低原理 说明原子核外电子要先排布到能量低的能级,然后再依次排布到 能量较高的能级,根据构造原理,各能级的能量顺序为 E(1s)E(2s)E(2p)E(3s)E(3p)E(4s)E(3d) 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 【例3】 下
12、列各原子或离子的电子排布式错误的是 ( )(导学 号52700005) A.K+ 1s22s22p63s23p6 B.F 1s22s22p5 C.S2- 1s22s22p63s23p4 D.Ar 1s22s22p63s23p6 解析:s能级最多可容纳2个电子,p能级最多可容纳6个电子,电子 总是优先从能量低的能层、能级排列。S2-是S原子得两个电子后 形成的稳定结构,故第三能层中电子的排布应为3s23p6。 答案:C 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 某元素原子的3d能级上有1个电子,则其N能层上的电子数是 ( ) A.0 B.2 C.5 D.8 解析:根据能量最低原理,结合该元素
13、原子3d能级上有1个电子,可 以写出该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,由此可知 该元素N能层上的电子数为2。 答案:B 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 四 四、基态与激发态、光谱四、基态与激发态、光谱 基态原子是能量最低的原子,其核外电子排布遵循构造原理。基 态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原 子,其核外电子排布不再遵循构造原理。 说明(1)光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (2)在日常生活中,我们看到的许多可见光,如灯光、霓虹灯光、 激光、焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 一 二 三 四 知识精要 典题例解
14、 迁移应用 【例4】 以下电子排布式是基态原子的电子排布的是( ) 1s12s1 1s22s12p1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 A. B. C. D. 解析:根据构造原理,核外电子的排布总是首先占据能量较低的 能级,当能量较低的能级填满后再进入能量较高的能级,此时整个 原子能量最低,处于基态。中1s能级未填满就进入2s能级,属于激 发态原子;中2s能级未填满就进入2p能级,也属于激发态原子。只 有属于基态原子的电子排布。 答案:D 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 1.以下电子排布式是激发态原子的电子排布
15、的是( ) A.1s22s1 B.1s22s22p1 C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63p1 答案:D 一 二 三 四 知识精要 典题例解 迁移应用 2.下列表达正确的是( ) (导学号52700006) A.1s22p1属于基态 B.1s22s22p63s23p63d54s2属于激发态 C.1s22s22p63d1属于激发态 D.1s22s22p63p1属于基态 解析:电子排布式符合构造原理的原子处于基态。当基态原子的 电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。A项, 电子从2s能级跃迁到2p能级,属于激发态;B项属于基态;C项,电子从 3s能级跃迁到3d能级
16、,属于激发态;D项,电子从3s能级跃迁到3p能级, 属于激发态。 答案:C 案例探究 方法总结 能级交错对电子排布的影响 下列电子排布式不符合构造原理的是( ) A.16S:1s22s22p63s23p4 B.24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 C.11Na:1s22s22p63s1 D.19K:1s22s22p63s23p64s1 解析:电子在能级上的排列顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、 3d排布的最多电子数分别为2、2、6、2、6、2、10书写 电子排布式时,应按照该规律书写才符合构造原理。故按照构造原 理24Cr的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d44s2,但实际上24Cr的电 子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,这是因为3d能级为半充满状态 (即3d能级填充5个电子)时,能量相对较低,原子结构较稳定。 答案:B 案例探究 方法总结 构造原理的能量高低顺序并不是完全按照能层序数递增排列的, 从第三能层开始,能级出现了交错现象,如E(4s)E(3d)。大多数元 素原子的核外电子排布符合构造原理,但少部分不符合,如Cr、Cu。
