11原子结构PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章原子结构与性质,第一节原子结构,M,层与,N,层存在着能级交错,1.,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=核外电子数,质量数,=,质子数,+,中子数,复习：,2.,原子核外电子的分层排布, 电子层：运动着的电子离核远近不同的区域。,又称为,能层,电子层名称：一 二 三 四 五 六 七,电子层序数：,1 2 3 4 5 6 7,层,电子层符号：,K L M N O P Q,层,核外电子的分层排布规律, 各层最多容纳的电子数不超过,2n,2,个（,n,为电子层）。, 最外层电子数不超过,8,个（,K,为最外层时不超过,2,个），,次外层不超过,18,个，倒数第三层不超过,32,个。, 能量最低原则：,只适合,1,至,18,号元素,电子总是先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。,即：排满了,K,层，再排,L,层；排满了,L,层，再排,M,层；但不能依此类推。,3.,价电子：,与化合价有关的电子。,4.,原子结构示意图：,能直观地反映核内的质子数和核外电子的能层及各能层上的电子数,一开天辟地,原子的诞生,现代大爆炸宇宙学理论,宇宙诞生于约,140,亿年前的一次大爆炸,大爆炸后约,2,小时，诞生了大量的,H,，少量的,He,和极少量的,Li,我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的,来源于一次大爆炸,能层：,在多电子原子中，电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。（即电子层）,能层名称 一 二 三 四 五 六 七,能层序数,1 2 3 4 5 6 7 ,能层符号,K L M N O P Q ,最多电子数,2 8 18 32 50 72 98 ,（,2n,2,）,二能层与能级,1,至,18,号元素各能层的能量是由低到高,2.,能级：,在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可,能不同，还可以把它们分成不同的能级。,能级类型：,s,、,p,、,d,、,f ,1,至,18,号元素各能级的能量由低到高,能层序数,1 2 3 4 5,能层符号,K L M,N,O,能级符号,1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f,5s 5p,最多电子数,2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6,最多电子数,2 8 18 32 50,学与问,(1),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,(n),间存在什么关系？ （,2n,2,）,(2),不同能层分别有多少个能级，与能层的序数间存在什么关系？,（,所含能级个数能层序数,n,）,学 与 问,s,12,2,p,32,6,d,52,10,f,72,14,g,92,18,不同能层中的,s,、,p,、,d,、,f,、,g,能级最多能容纳的电子数,是相同的,，各为：,(3),英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？,3.,能层与能级的有关规律：, 不同能级能量高低的比较：,不同能层上英文字母相同的能级，能层序数越大，能量越高。,E,1S,E,2S,E,3S,E,4S,同一能层上的不同能级,能级越高,能量越高。,E,3S,E,3p,E,3d,任一能层的能量总是从,s,能级开始，能级个数等于该能层序数。,以,s,、,p,、,d,、,f,排序的各能级可容纳的最多电子数依次为,1,、,3,、,5,、,7,的,2,倍。（即,2,、,6,、,10,、,14,）,三构造原理与电子排布式,1.,构造原理：,大多数元素,的原子核外电子的排布是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级，再填一个新能级。这种规律称为构造原理。,构造原理示意图,适合于大多数原子,存在着能级交错,1s,2s2p,3s3p,4s3d4p,5s4d5p,6s4f5d6p,7s5f6d7p,构造原理示意图,分为七个能级组,练习：,完成构造原理示意图,第,步：,练习：完成构造原理示意图,第步：,7s,7p,6s,6p,6d,5s,5p,5d,5f,4s,4p,4d,4f,3s,3p,3d,2s,2p,1s,练习：完成构造原理示意图,第步：,7s,7p,6s,6p,6d,5s,5p,5d,5f,4s,4p,4d,4f,3s,3p,3d,2s,2p,1s,小结：,各原子轨道的能量高低比较,(3),同一能层同一能级的各原子轨道能量相等：,2,P,x,2P,y,2P,z,(1),当能层序数相同时,（同一横行）：,能级越高，能级的能量越高,4s,4p,4d,4f,(2),当能级的英语字母相同时,（同一纵行）：,能层序数越大，能级的能量越高,1s,2s,3s,说明：,核外电子首先是按能量由低到高的顺序进入能,级。,各能层的能量由能层序数和能级类型共同决定。,各能级的能量由低到高的顺序是：,E,ns,E,(n,-,2)f,E,(n,-,1)d,E,(np),1s,2s 2p,3s 3p,4s 3d 4p,5s 4d 5p,6s 4f 5d 6p,7s 5f 6d 7p,构造原理,大多数元素符合：,如：,主族和零族；,1,至,40,号元素中除铬、铜外。,2.,电子排布式：,按能量由低到高的顺序依次写出能级符号，并用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数。再改写成以能层序数由小到大排列，这就是基态原子的电子排布式。,(1),电子排布式的画法：,步：以能级的能量由低到高排列,构造原理,步：,改写成,以能层序数由小到大排列,例题：画出下列原子的电子排布式？,钾原子的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,或,Ar,4s,1,铁原子的电子排布式：,步：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,3d,6,步：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,或,Ar,3d,6,4s,2,氯离子,Cl,-,的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,或,Ar,也可以简化为,稀有气体的元素符号,加上余下部分的电子排布式。,电子排布式能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数,电子排布式可以简化。,如可以把钠的电子排布式写成,【Ne】3s,1,。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？,稀有气体原子的,电子排布式。,练习：,仿照钠原子的简化电子排布式写出,O,、,Si,、,Fe,的简化电子排布式吗？,思考与交流,要求：能写出,1,至,36,号元素原子的电子排布式。,除,24,号和,29,号特殊外,注意这两个族,全充满,半充满,1,在同一个原子中，离核越近、,n,越小的电子层能量,。在同一电子层中，各亚层的能量按,s,、,p,、,d,、,f,的次序,2,理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有,3,个能级分别为,越低,增大,3S 3P 3d,练习：,3,下列各原子的电子排布正确的是（）,A.,Be,1s,2,2s,1,2p,1,B.,C,1s,2,2s,2,2p,2,C.,He,1s,1,2s,1,D.,Cl,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,5,BD,4.,书写下列原子的电子排布式,S Fe Sc V Se,Ga,Br,练习：,4,下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）,A Al 1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,1,B O,2-,1s,2,2s,2,2p,6,C Na,+,1s,2,2s,2,2p,6,D Si 1s,2,2s,2,2p,2,D,四、能量最低原则，基态与激发态、光谱,1.,能量最低原理：,大多数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.,基态原子与激发态原子：, 基态原子：处于最低能量的原子叫做基态原子。, 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。,激发态原子不稳定，跃迁的电子又会跃迁回较低能量的激发态乃至至基态，并释放能量，这部分能量通常以光的形式释放出来。,光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。,四、能量最低原则，基态与激发态、光谱,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：,在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。,七基色指：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。,原子光谱,光谱分析,1,、判断下列表达是正确还是错误,1,）,1s,2,2p,1,属于基态；,2,）,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,属于激发态；,3,）,1s,2,2s,2,2p,6,3d,1,属于激发态；,4,）,1s,2,2s,2,2p,6,3p,1,属于基态；,答案：,(1),x,(2),x,(3),(4),x,课堂练习,:,微观物体的运动特征：,电子的质量很小，只有,9.1110,-31,千克；,核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；,电子的运动速度很大；,测不准,电子云,五电子云与原子轨道,图中 表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次,小黑点的疏密表示电子在,核外空间单位体积内,出现的概率的大小。,1s,电子在原子核外出现的概率分布图,量子力学中将这种电子云轮廓图称为,“原子轨道”,1s,电子的电子云,上图是,1s,能级的电子云轮廓图的制作过程,五电子云与原子轨道,1.,量子力学对核外电子运动的描述：,只能确定电子出现在核外空间各处的概率。用,P,表示电子在某处出现的概率，用,V,表示该处的体积，则,P/V,称为概率密度，用,表示。,2.,电子云：,电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。,电子云轮廓图的绘制：,常把电子在原子核外空间出现概率,P=90%,的空间圈出来。这就成了一个电子云轮廓图，人们称它为一个原子轨道。,3.,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,。,各能级电子的原子轨道图的形状及个数：,下图是,s,能级的原子轨道图,(,电子云轮廓图,),：,是球形；只有,1,个空间伸展方向，即有,1,个轨道。,1s,3s,2s,S,电子的原子轨道半径随着,n,增大而增大,3.,原子轨道：,下图是,p,能级的原子轨道图,(,电子云轮廓图,),：,是哑铃形（纺锤形）；,有,3,个空间伸展方向，即有,3,个轨道,互相垂直,Px,Py,Pz,p,电子的原子轨道半径同样随着,n,增大而增大,观察图,1-14,，这些图称为,原子的电子排布图（又称电子轨道式）,1,每个原子轨道最多只能,容纳,几个电子？,科学探究,电子层,原子轨道类型,原子轨道数目,可容纳电子数,1,2,3,4,n,1s,2s,，,2p,4s,4p,4d,4f,3s,3p,3d,1,4,9,16,n,2,2,8,18,32,2n,2,小结：,各能级,ns,、,np,、,nd,、,nf,包含的原子轨道数分,别为,1,、,3,、,5,、,7,个轨道。,英文字母相同的能级：能层序数,n,越大，原子,轨道的半径越大；能量越高；但电子云轮廓,图是相同的。,P,能级的原子轨道有,3,个,Px,、,Py,、,Pz,，它们,互相垂直，在同一能级中，,2Px,、,2Py,、,2Pz,的能量相同；只是空间伸展方向不同。,练习,1,、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）,A,原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云,B,s,能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动,C,p,能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，,p,能级原子轨道也在增多,D,与,s,电子原子轨道相同，,p,电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大,D,自旋方向相反的两个电子,六泡利原理和洪特规则,1.,基态原子核外电子的排布规律：, 能量最低原理,(,遵循构造原理,),。, 泡利原理：,在一个原子轨道里，最多只能容纳,2,个电子，且自旋方向相反,(,通常称为电子对，用方向相反的箭头“”表示,),，这个原理称为泡利原理。, 洪特规则：,当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据不同的一个原子轨道,(,电子尽可能分占不同的轨道,),且自旋方向相同，这个规则称为洪特规则。,对于能量相同的原子轨道在：,洪特规则的补充,全充满,（,s,2,、,p,6,、,d,10,、,f,14,），,半充满,（,s,1,、,p,3,、,d,5,、,f,7,），,全 空,（,s,0,、,p,0,、,d,0,、,f,0,）,状态时，体系的能量较低，原子较稳定。,洪特规则,相对稳定的状态,全充满（,p,6,，,d,10,，,f,14,）,全空时（,p,0,，,d,0,，,f,0,）,半充满（,p,3,，,d,5,，,f,7,）,电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同的一个原子轨道，且自旋方向相同。,能量相同的原子轨道在,状态时，体系的能量较低，原子较稳定。,24,Cr,原子的电子排布式,:,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,不是,3d,4,4s,2,例,1,：,是,能量最高的能级,半充满时,3d,5,比,有空轨道时,3d,4,稳定，能量较低。,例,2,：,Cu,原子的电子排布式是,是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3,d,10,4s,1,而不是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,9,4s,2,未全充满,3d,9,时稳定，能量较低,能量最高的能级,全充满,3d,10,时比,2.,电子排布图：,要求能画出,1,至,36,号元素原子的电子排布图,用一个方框表示一个原子轨道，用一个箭头表示一个电子，这种用来表示电子排布的新方式，叫做电子排布图。,由,Fe,的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,画出,Fe,原子的电子排布图：,例,3,：,Fe,的电子排布图：,电子排布图能直观地反映各轨道的能量的高低，,各轨道上的电子分布情况和电子的自旋方向,注意这两个族,全充满,半充满,1,、判断下列表达是正确还是错误,1,）,1s,2,2p,1,属于基态；,2,）,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,属于激发态；,3,）,1s,2,2s,2,2p,6,3d,1,属于激发态；,4,）,1s,2,2s,2,2p,6,3p,1,属于基态；,答案：,(1),x,(2),x,(3),(4),x,课堂练习：,2,下列有关认识正确的是（ ）,A,各能级的原子轨道数按,s,、,p,、,d,、,f,的顺序分别为,1,、,3,、,5,、,7,B,各能层的能级都是从,s,能级开始至,f,能 级结束,C,各能层含有的能级数为,n,1,个,D,各能层含有的电子数为,2,n,2,A,3,按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（ ）,A,1s,、,2p,、,3d,、,4s,B,1s,、,2s,、,3s,、,2p,C,2s,、,2p,、,3s,、,3p,D,4p,、,3d,、,4s,、,3p,C,4,电子排布在同一能级时，总是（ ）,A,优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同,B,优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反,C,自由配对，优先占据同轨道，且自旋方向相同,D,自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方相反,A,5,“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（ ）,A,构造原理,B,泡利原理,C,洪特规则,D,能量最低原理,B,6,图,1,和图,2,分别是,1s,电子的概率分布图和原,子轨道图。下列有关认识正确的是（ ）,A,图,1,中的每个小黑点表示,1,个电子,B,图,2,表示,1s,电子只能在球体内出现,C,图,2,表明,1s,轨道呈圆形，有无数对称轴,D,图,1,中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置,D,7,当电子排在同一个能级内时，,有什么规律？,排在同一个能级内的电子的能量相同，自旋方向相反。,核外电子排布的表示法,能层 原子结构示意图,构造原理,核外电子 能级 基态原子的电子排布式,排布规律,激发态,原子结构 能量最低原理,基 态,泡利原理 基态原子的电子排布图,电子云与原子轨道,洪特规则,原子结构的总结：（对大多数元素的原子）,吸收光谱,发射光谱,