原子轨道与四个量子数-课件

单击此处编辑母版文本样式,精品资料,你怎么称呼老师？,如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？,你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？,教师的教鞭,“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ”,“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”,考 纲 定 位,(1),了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素,(1,36,号,),原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。,(2),了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。,(3),了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。,(4),了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。,命 题 趋 势,本章中的原子结构和元素周期律与必考内容中的相关内容联系密切，近几年高考中该选考内容中出现关于元素周期律的试题较多，一般结合电离能和电负性内容考查同周期或同主族的递变规律，在复习中应多加重视。,一、原子轨道与四个量子数,1,量子数描述核外电子的运动状态,(1),主量子数,n,对应着,；,(2),主量子数,n,和角量子数,l,对应着,n,电子层中的,；,(3),主量子数,n,，角量子数,l,，磁量子数,m,对应着,n,电子层,l,能级中的,；,(4),自旋磁量子数对应着同一原子轨道中的电子的,。,原子中的电子运动状态可由,n,、,l,、,m,确定的,来描述，并取两种,中的一种。,电子层,能级,原子轨道,自旋状态,原子轨道,自旋状态,2,各原子轨道之间的能量大小关系,(1),不同主量子数的相同角量子数的原子轨道，主量子数越大能量,。例如：,s,s,s,；,p,p,p,。,(2),同主量子数而不同角量子数的原子轨道，角量子数越大能量越高。例如：,s,f,。,(3),同主量子数、角量子数的原子轨道能量相同。,例如：,2p,x,2,2,。,越高,1,2,3,2,3,4,p,d,p,z,p,y,二、能量最低原理,1,能量最低原理,原子的电子排布遵循,。,2,基态原子与激发态原子,处于,的原子叫做基态原子，当基态原子的电子,后，电子会跃迁到,，变成激发态原子。,3,基态、激发态相互转化与能量转化的关系,能量最低,最低能量,吸收能量,较高能级,三、核外电子的运动,1,电子云与原子轨道,(1),电子云：描述电子,的图称为电子云图。,(2),原子轨道：表示核外电子在空间里经常出现的,称为原子轨道。常见原子轨道的形状：,s,原子轨道为,，,p,原子轨道为,。,在核外空间出现概率大小,电子云区域,球形,纺锤形,2,能级与原子轨道的关系：,n,s,能级各有,个轨道，,n,p,能级有,个轨道，,n,d,能级有,个轨道，,n,f,能级有,个轨道。,n,p,能级中的,3,个原子轨道互相,，分别以,p,x,、,p,y,、,p,z,表示，它们具有相同的能量。,3,泡利原理：,1,个原子轨道里最多只容纳,个电子，而且自旋方向,，这就是泡利原理。,4,洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是,，而且自旋方向,，称为洪特规则。,1,3,5,7,垂直,2,相反,优先占据不同轨道,相同,四、元素周期律,1,随着原子序数的递增，主族元素原子半径的大小呈现周期性变化：同周期中,(,除稀有气体外,),，随着原子序数的增大，元素的原子半径,。,2,电离能及其变化规律,(1),叫做第一电离能。,逐渐变小,气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态,正离子所需要的最低能量,(2),由电离能的定义推知，电离能越小，表示在气态时该原子失去电子能力越,，反之电离能越大，表示在气态时该原子失去电子能力越,，因此运用电离能的数值可以判断元素的,。,(3),由电离能的大小可以看出，对于同一周期元素而言，,的第一电离能最小，,的第一电离能最大，从左到右呈现从,到,的变化趋势；同主族元素从上到下的第一电离能逐渐,。,强,难,金属性强弱,碱金属元素,稀有气体,小,大,减小,3,电负性及其变化规律,(1),电负性：用来描述不同原子形成化学键时,的相对强弱。,(2),同一周期的元素从左到右，元素的电负性逐渐,，同主族元素的电负性从上到下逐渐,。,吸引电子能力,增大,减小,1,原子核外电子排布的原理,(1),能量最低原则，即：电子尽先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。,(2),泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反。,(3),洪特规则,对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同。,能量相同的轨道在全充满、半充满、全空状态时体系的能量较低，原子较稳定。,2,基态原子核外电子排布的表示方法,表示方法,举例,原子结构示意图,电子式,电子排布式,S,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,或,Ne3s,2,3p,4,轨道表示式,N,：,特别提醒,(1),在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下几种错误：,(2),当出现,d,轨道时，虽然电子按,n,s,，,(,n,1)d,，,n,p,顺序填序，但在书写电子排布式时，仍把,(,n,1)d,放在,n,s,前，如,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,正确；,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,3d,6,错误。,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,代表,6,种元素。请填空：,(1)A,元素基态原子的最外层有,3,个未成对电子，次外层有,2,个电子，其元素符号为,_,；,(2)B,元素的负一价离子和,C,元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，,B,的元素符号为,_,，,C,的元素符号为,_,；,(3)D,元素的正三价离子的,3d,能级为半充满，,D,的元素符号为,_,，其基态原子的电子排布式为,_,N,Cl,K,Fe,1s22s22p63s23p63d64s2,或,Ar3d64s2,(4)E,元素基态原子的,M,层全充满，,N,层没有成对电子，只有一个未成对电子，,E,的元素符号为,_,，其基态原子的电子排布式为,_,；,(5)F,元素的原子最外层电子排布式为,n,s,n,n,p,n,1,，则,n,_,；原子中能量最高的是,_,电子。,Cu,1s22s22p63s23p63d104s1,或,Ar3d104s1,2,2p,规律方法,到目前为止，我们学过的表示原子结构的化学用语有多种，它们各有不同的侧重。,(1),原子结构示意图只能表示核外电子分层排布和原子核内的质子数，如,8,。,(2),核组成式：如,16,8,O,，,侧重于表示原子核的结构，它能,告诉我们该原子核内的质子数和电子数，以及所能表示的质,量数，还有核外电子数，并不能反映核外电子,的排布情况。,(3),电子排布式，如,O,原子的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,4,，它能告诉我们氧原子核外的电子分为,2,个电子层，,3,个能级，并不知道它的原子核的情况，也不知道它的各个电子的运动状态。,(4),轨道表示式，如这个式子，对氧原子核外电子排布的,情况表达的就更加详细。,1,(2008,海南,),在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是,A,最易失去的电子能量最高,B,电离能最小的电子能量最高,C,p,轨道电子能量一定高于,s,轨道电子能量,D,在离核最近区域内运动的电子能量最低,C,1,核外电子排布与周期的划分：一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数，因此元素周期表中,7,个周期分别对应着,7,个能级组，,7,个周期对应的元素种数分别为,2,、,8,、,8,、,18,、,18,、,32,、,32,。,周期的划分与主量子数,n,有关：最外层电子的主量子数为,n,时，该元素属第,n,周期。,2,核外电子排布与族的划分：族的划分与原子的价电子数和价电子排布有关。,3,元素周期表区的划分,s,区元素：,A,和,A,族；,p,区元素：,A,A,和,0,族；,d,区元素：,B,族；,ds,区元素：包括,B,和,B,族；,f,区元素：包括镧系元素和锕系元素。,有第,4,周期的,A,、,B,、,C,、,D,四种元素，其价电子数依次为,1,、,2,、,2,、,7,，其原子序数按照,A,、,B,、,C,、,D,依次增大。已知,A,与,B,的次外层电子数为,8,，而,C,与,D,为,18,。根据原子结构，判断,A,、,B,、,C,、,D,各是什么元素？,(1),哪些是金属元素？,(2)D,与,A,的简单离子是什么？并写出其离子的电子排布式。,(3),哪一元素的氢氧化物碱性最强？,(4)B,与,D,两原子间能形成何种化合物？写出化学式，并写出电子式。,解析,此题的突破口在于,A,价电子数为,1,，且次外层电子数为,8,，且在第,4,周期，所以,A,为,K,；,B,价电子数为,2,，次外层电子数为,8,，所以,B,为,Ca,；,C,、,D,价电子数为,2,、,7,，次外层电子数都为,18,，又都在第,4,周期，所以,C,、,D,分别是,Zn,、,Br,。,答案,A,：,K,B,：,Ca,C,：,Zn,D,：,Br,(1)K,、,Ca,、,Zn,(2)Br,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,K,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,(3)K,2.,若第,4,周期的某元素原子最外层仅有,1,个电子，则该元素可能为何种元素？原子序数各为多少？并写出相应的电子排布式。,答案,19K,：,Ar4s1,24Cr,：,Ar3d54s1,29Cu,：,Ar3d104s1,1,原子半径,影响原子半径大小的因素有电子的能层数、核电荷数。同周期元素从左到右原子半径减小，同主族元素从上到下原子半径增大。,2,电离能,气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能,(,用,I,1,表示,),，一价气态基态正离子再失去一个电子所需消耗的最低能量叫做第二电离能,(,用,I,2,表示,),，依次类推，可得到,I,3,、,I,4,同一种元素的逐级电离能的大小关系为,I,1,I,2,I,3,H,，,F,元素和,H,元素的化合价分别为,1,价和,1,价。,判断化学键的类型：电负性差值大的元素原子间形成的化学键主要是离子键，而电负性差值小的元素原子间形成的化学键主要是共价键。,根据下列五种元素的第一至第四电离能数据,(,单位：,kJ,mol,1,),，回答下列问题：,元素代号,I,1,I,2,I,3,I,4,Q,2 080,4 000,6 100,9 400,R,500,4 600,6 900,9 500,S,740,1 500,7 700,10 500,T,580,1 800,2 700,11 600,U,420,3 100,4 400,5 900,(1),在周期表中，最可能处于同一族的是,_,。,A,Q,和,R,B,S,和,T,C,T,和,U D,R,和,T,E,R,和,U,(2),下列离子的氧化性最弱的是,_,。,A,S,2,B,R,C,T,3,D,U,(3),下列元素中，化学性质和物理性质最像,Q,元素的是,_,。,A,硼,B,铍,C,氦,D,氢,(4),每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：,_,，,如果,U,元素是短周期的元素，你估计它的第,2,次电离能飞跃数据将发生在失去第,_,个电子时。,(5),如果,R,、,S,、,T,是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是,_,，其中元素,_,的第一电离能异常高的原因是,_,。,解析,(1),由表中数据知，,R,和,U,的第一至第四电离能变化规律相似，即,R,和,U,最可能在同一主族。,(2),离子的氧化性最弱，即其对应的电离能最小。由表中数据看出,U,的第一电离能为,420 kJ,mol,1,，数值最小。,(3)Q,元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故,Q,最可能为稀有气体元素。,(4),相邻两个电离能数据相差较大，从一个侧面说明电子是分层排布的，且各能层能量不同。若,U,为短周期元素，据表中数据第一次电离能飞跃是失去第,2,个电子时，可推知,U,在,A,族，则第二次电离能飞跃是在失去第,10,个电子时发生的。,(5)R,元素第二电离能有较大飞跃，,S,元素第三电离能有较大飞跃，,T,元素第四电离能有较大飞跃，由题意知三者为同周期三种主族元素，可推知,R,在,A,族，,S,在,A,族，,T,在,A,族，故原子序数,RST,，由表中数据知,S,元素的第一电离能异常高，其原因是,S,元素的最外层电子处于,s,能级全充满状况，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。,答案,(1)E,(2)D,(3)C,(4),电子分层排布，各能层能量不同,10,(5)RST,S,S,元素的最外层电子处于,s,能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多,规律方法,电离能的突变点是化合价的稳定态，由此可判断元素的化合价：,(1),若,I,2,I,1,，则该元素通常呈,1,价；若,I,3,I,2,，则该元素通常呈现,2,价；若,I,4,I,3,，则该元素通常呈现,3,价；,(2),若电离能都较大且相互之间相差不大，则该元素一般为惰性元素。明确了化合价再去推断其他相关问题，便可迎刃而解。,3,下列说法中正确的是,A,第,3,周期所含元素中钠的第一电离能最小,B,铝的第一电离能比镁的第一电离能大,C,在所有元素中，氟的第一电离能最大,D,钾的第一电离能比镁的第一电离能大,A,祝同学们学习愉快！,