核外电子分层排布的原子结构模型课件

第一章第一章原子结构与性质原子结构与性质 第一章 原子结构与性质11 1、原子的认识过程、原子的认识过程 古希腊哲学家留基伯和德谟克立特古希腊哲学家留基伯和德谟克立特思辨精神思辨精神原子：源自古希腊语原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒，不可再分的微粒1、原子的认识过程 古希腊哲学家留基伯和德谟克立特 思辨精神21803年年道尔顿（英）道尔顿（英）原子是微小的不可分割的实心球体原子是微小的不可分割的实心球体1803年 道尔顿（英）原子是微小的不可分割的实心球体318971897年英国科学家年英国科学家汤姆生汤姆生发现了电子。发现了电子。原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成中性原子形成中性原子1897年英国科学家汤姆生发现了电子。原子是一个平均分配着正41911年，英国物理学家年，英国物理学家卢瑟福卢瑟福电子电子绕核旋转的原子结构模型绕核旋转的原子结构模型1911年，英国物理学家卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型51913年，丹麦科学家年，丹麦科学家玻尔玻尔核外电子核外电子分层排布的原子结构模型（行星模型）分层排布的原子结构模型（行星模型）1913年，丹麦科学家玻尔核外电子分层排布的原子结构模型（6620世纪世纪20年代中期，奥地利物理学家年代中期，奥地利物理学家薛定谔薛定谔等人以等人以量子力学量子力学为基础为基础电子云电子云模型模型620世纪20年代中期，奥地利物理学家薛定谔等人以量子力学7近近代代原原子子论论发发现现电电子子带核原子结构模型带核原子结构模型轨道原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型电子云模型近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型8一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生1 1、现代大爆炸宇宙学理论、现代大爆炸宇宙学理论其他元素其他元素原子核的原子核的熔合反应熔合反应大量氢大量氢少量氦少量氦极少量锂极少量锂约约2h后后宇宇宙宙大大爆爆炸炸诞生于诞生于2、氢氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属、地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）（包括稀有气体）仅仅22种种。第一节第一节 原子结构原子结构一、开天辟地原子的诞生1、现代大爆炸宇宙学理论其他元素原9原子的结构原子的结构原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数原子的结构原子原子核核外电子 质子 中子核电荷数=核内质子数10(1)、如图，在多电子原子中，核外电、如图，在多电子原子中，核外电子是子是分层分层运动的，运动的，能量高能量高的电子在离核的电子在离核远的区域里运动，远的区域里运动，能量低能量低的电子在离核的电子在离核近的区域里运动。这也说明多电子的原近的区域里运动。这也说明多电子的原子中电子的子中电子的能量能量是不同的。能量不同的是不同的。能量不同的电子在电子在核外不同核外不同的区域内运动，这种不的区域内运动，这种不同的区域称为能层，即电子层。同的区域称为能层，即电子层。二、能层与能级二、能层与能级1.能层：能层：(1)、如图，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的11思考：思考：原子核外电子的每一个能层最多可容纳的原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？）间存在什么关系？从从K至至Q，能层离核越远，能层能量越高。，能层离核越远，能层能量越高。2n2（2）能层的表示方法：思考：原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数12规定：任规定：任一能层的能级总是从一能层的能级总是从s能级开始，能级开始，依次称依次称p、d、f能级能级在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同不同，可以将它们分为不同的，可以将它们分为不同的能级能级。2、能级、能级:规定：任一能层的能级总是从 s 能级开始，在多电子原子中，同13能层能层KLMNO能级能级最多最多容纳容纳电子电子1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d226261026141026每一能层中能级符号的顺序是每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf(n代表能层代表能层)任一能层的能级总从任一能层的能级总从s能级能级开始，开始，能级数能级数=能层序数能层序数。以以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次排序的各能级可容纳的最多电子数依次为为1、3、5、7的二倍。的二倍。各能级所在能层的取值各能级所在能层的取值nsn1；npn2；ndn3；2818322n2能层KLMNO能级最多容纳电子1s2s2p3s3p3d4141、以下能级符号正确的是（、以下能级符号正确的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若、若n=3，以下能级符号错误的是（，以下能级符号错误的是（）An pBn fCn dDn sADB3、下列各电子能层中，不包含、下列各电子能层中，不包含d能级的是能级的是（）A、N能层能层B、M能层能层C、L能层能层D、K能层能层CD1、以下能级符号正确的是（）2、若n=3，以下能15问题探究问题探究 根据已有知识，试写出根据已有知识，试写出K K原子原子原子结构示意图？原子结构示意图？答案一：答案一：+19289+192881答案二：答案二：16问题探究 根据已有知识，试写出K原子原子16三、构造原理三、构造原理原子核外电子排布必须遵循原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充一定的能级顺序进行填充三、构造原理原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充1776543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图构造原理：构造原理：1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；规律规律5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d 7p18存在着能级交错存在着能级交错76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p518各能层能级能量关系各能层能级能量关系 19各能层能级能量关系 1919核外电子分层排布的原子结构模型课件20构造原理中排布顺序的实质(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:-各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p;3d4dns(n-2)f(n-1)dnp(n为能层序数为能层序数)构造原理中排布顺序的实质(1)相同能层的不同能级的能量高低顺212.电子排布式：电子排布式：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 MFeFe：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2K KL LM MN N注意：注意：按能层次序书写，按构造原理充入按能层次序书写，按构造原理充入电子。电子。用数字在用数字在能级符号右上角表明能级符号右上角表明该能级上排布该能级上排布的电子数。的电子数。2.电子排布式：Na：1s22s22p63s1能层序数该能级22写出下列元素原子的电子排布式：写出下列元素原子的电子排布式：C、O、Si、P21Sc、25Mn、27Co、36Kr写出下列元素原子的电子排布式：C、O、Si、P21Sc 23教材教材P7简化电子排布式简化电子排布式Ne3s1表示钠的内层电子排布与稀有气体表示钠的内层电子排布与稀有气体元素元素Ne的核外电子排布相同的核外电子排布相同简化为简化为如：如：Na：1s22s22p63s1试写出试写出8号、号、14号、号、26号元素的简化排布式？号元素的简化排布式？稀有气体元素符号稀有气体元素符号+外围电子外围电子该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2教材P7简化电子排布式Ne3s1表示钠的内层电子排布与稀241、下列粒子中，电子排布式为、下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的有（的有（）ASc3+BMg2+CCl-DBr-2、下列化学用语，不能表示氯离子的是（、下列化学用语，不能表示氯离子的是（）ACl-D1s22s22p63s23p6BCBAC3、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。、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。若以若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（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)AB4、某元素原子的价电子构型为某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置则此元素在周期表的位置是是_第第3周期，第周期，第VIA族族1、下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的251.1.下列各原子的电子排布正确的是下列各原子的电子排布正确的是 A.Be1s22s12p1B.C1s22s22p2C.He1s12s1D.Cl1s22s22p63s23p5BD1.下列各原子的电子排布正确的是BD 262下列各原子或离子的电子排下列各原子或离子的电子排布式错误的是（布式错误的是（）A.Al1s22s22p63s23p1B.O2-1s22s22p6C.Na+1s22s22p6D.Si1s22s22p2D2下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）D27四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理使原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的整个原子的能量处于最低状态能量处于最低状态.2.基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子处于处于最低能量的最低能量的原子原子叫叫基态原子基态原子;当基态原子的电子当基态原子的电子吸收吸收能量后能量后,电子会跃迁到电子会跃迁到较较高能级高能级成为成为激发态原子激发态原子。释放能量释放能量基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸收能量吸收能量四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理:28碳原子吸收能量后由基态变为激发态碳原子吸收能量后由基态变为激发态（放热）（放热）同一能级上的电子的能量相同同一能级上的电子的能量相同碳原子吸收能量后由基态变为激发态当然也可以从激发态回到基态（29下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的30可利用原子光谱上的特征谱线来鉴可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为定元素，称为光谱分析光谱分析不同元素的原子发生跃迁时会吸收不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量或释放不同的能量表现为光的形式表现为光的形式用光谱仪摄取用光谱仪摄取得到各种元素的电子的得到各种元素的电子的吸收吸收光谱或光谱或发射发射光谱光谱可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析不同元素的31原子光谱图原子光谱图原子光谱图32锂、氦、汞的原子光谱图锂、氦、汞的原子光谱图锂、氦、汞的原子光谱图331、判断下列表达是正确还是错误、判断下列表达是正确还是错误1）1s22p1属于基态；属于基态；2）1s22s22p63s23p63d54s1属于激发态；属于激发态；3）1s22s22p63d1属于激发态；属于激发态；4）1s22s22p63p1属于基态；属于基态；课堂练习课堂练习xxx1、判断下列表达是正确还是错误课堂练习xxx341 1、核外电子、核外电子运运动的特点：的特点：_ _ _ 因因此此，电子子运运动不不能能用用牛牛顿运运动定定律律来来描描述述，只只能能用用_的的观点点来来描描述述。我我们不不可可能能像像描描述述宏宏观运运动物物体体那那样，确确 定定 某某 个个 时 刻刻 的的 电 子子 会会 在在 哪哪 里里？_。质量极小质量极小运动空间极小运动空间极小极高速运动极高速运动统计统计只知它在原子核外各处出现的概率只知它在原子核外各处出现的概率五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道1、核外电子运动的特点：质量极小 运动空间极小 极高速运动 35核外电子分层排布的原子结构模型课件36 电子云：电子在核外出现的概率图。电子云：电子在核外出现的概率图。描述核外电子运动特征的图象。描述核外电子运动特征的图象。电子云中的小黑点：并不是表示原子核外的电子云中的小黑点：并不是表示原子核外的一个电子一个电子,而是表示电子在此空间出现的机而是表示电子在此空间出现的机率。小黑点密度大的地方说明电子出现的机率。小黑点密度大的地方说明电子出现的机会多，而小黑点密度小的地方说明电子出现会多，而小黑点密度小的地方说明电子出现的机会少。的机会少。2 2、核外电子运动状态的描述、核外电子运动状态的描述 电子云：电子在核外出现的概率图。2、核外电子运动状态的描述37S能级的原子轨道能级的原子轨道S S能级的原子轨道是球形对称的能级的原子轨道是球形对称的.3、原子轨道、原子轨道-把电子出现的概率约为把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。称为原子轨道。S能级的原子轨道S能级的原子轨道是球形对称的.3、原子轨道-38 S S的原子轨道是的原子轨道是_形的，形的，能层序数越大，原子轨道的能层序数越大，原子轨道的_。半径越大半径越大球球不同的轨道上电子的形状不同的轨道上电子的形状 S的原子轨道是_形的，能层序数越大，原子39 P的的原原子子轨轨道道是是_形形的的，每每个个P能能级级有有_个个轨轨道道，它它们们互互相相垂垂直直，分分别别以以_、_、_为为符符号号。P原原子子轨道的平均半径也随能层序数增大而轨道的平均半径也随能层序数增大而_。哑铃哑铃 3 3 P Px xP Py yP Pz z增大增大 P的原子轨道是_形的，每个P能级有_40原子轨道能量高低有如下规律：原子轨道能量高低有如下规律：（1）相同能层上原子轨道能量高低：）相同能层上原子轨道能量高低：nsnpndnf（2）形状相同的原子轨道能量高低：）形状相同的原子轨道能量高低：1s2s3s4s（3）能层和形状都相同的原子轨道能量相）能层和形状都相同的原子轨道能量相等：如：等：如：2Px=2Py=2Pz(简并轨道）简并轨道）说明：说明：说明：41六、原子核外电子排布规律六、原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8 8个电子（氦原子是个电子（氦原子是2 2个）；个）；次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳1818个电子；个电子；倒数第三层最多只能容纳倒数第三层最多只能容纳3232个电子；个电子；每个能层最多只能容纳每个能层最多只能容纳2n2n2 2电子。电子。核外电子总是尽量先排布在能量较低的能层，然核外电子总是尽量先排布在能量较低的能层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能层。后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能层。六、原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳 8个电子（氦42核外电子排布的原则1、能量最低原理：原子核外电子先占有能量能量低低的轨道，然后依次进入能量高能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向不同的电子。如2s轨道上的电子排布为 ，不能为 核外电子分层排布的原子结构模型课件43(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不不同同的的原原子子轨道，且自旋方向相相同同，这样整个原子的能量最低。如2p3的电子排布为，不能为 (4)洪特规则的特例：有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电44核外电子分层排布的原子结构模型课件45（1 1）AlAl：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 13p3p2 2 （2 2）ClCl：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p5 5（3 3）S S：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s3 33p3p3 3 （4 4）K K：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d1 1(5)(5)2424CrCr：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d4 44s4s2 2判断判断:下列原子的电子排布式是否正下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么确；如不正确，说明它违反了什么原理？原理？（1）Al：1s22s22p63s13p2 判断:下列原子的463 3、电子排布图、电子排布图 将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。例：写出例：写出O原子的电子排布图原子的电子排布图O原子的电子排布式：原子的电子排布式：1s2s2p1s22s22p43、电子排布图 例：写出O原子的电子排布图 O原子的电子排47原子结构的表示方法原子结构的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O原子：原子：1s22s22p4电子排布图电子排布图1s2s2pO原子原子原子结构的表示方法 原子结构示意图 电子排布式 O原子：148练习1下列电子排布图表示最低能量状态的氮原子的是()B练习1下列电子排布图表示最低能量状态的氮原子的是()B49练习2(2011青岛高二期末)按要求填空。(1)11Na的电子排布式_。(2)20Ca的价电子排布式_。(3)35Br的离子结构示意图_。(4)7N的电子排布图_。核外电子分层排布的原子结构模型课件503 3、基态原子的、基态原子的4s4s能级中只有能级中只有1 1个电子的元个电子的元素共有（素共有（）A A1 1种种 B B2 2种种 C C3 3种种 D D8 8种种3、基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有（）514 4、若某原子在处于能量最低状态时，外围电子、若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为排布为4d4d1 15s5s2 2，则下列说法正确的是（，则下列说法正确的是（）A A该元素原子处于能量最低状态时，原子中共该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有有3 3个未成对电子个未成对电子B B该元素原子核外共有该元素原子核外共有5 5个电子层个电子层 C C该元素原子的该元素原子的M M能层共有能层共有8 8个电子个电子 D D该元素原子最外层共有该元素原子最外层共有3 3个电子个电子4、若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s252