化學(xué)選修3第一章第一節(jié)

1、各能層能級(jí)能量關(guān)系各能層能級(jí)能量關(guān)系 構(gòu)造原理中排布順序的實(shí)質(zhì)(1)相同能層的不同能級(jí)的能量高低順序 ： (2)英文字母相同的不同能級(jí)的能量高低順序： (3) 不同層不同能級(jí)可由下面的公式得出: -各能級(jí)的能量高低順序各能級(jí)的能量高低順序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4dns(n-2)f(n-1)dnp (n為能層序數(shù)為能層序數(shù))4 4、電子排布式：、電子排布式： 用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上的排布的電子數(shù)。的排布的電子數(shù)。NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1能層序數(shù)能層序數(shù)該能級(jí)上排布的電子數(shù)該能

2、級(jí)上排布的電子數(shù)能級(jí)符號(hào)能級(jí)符號(hào)K KL LM MFeFe：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2K KL LM MN N按能層次序書(shū)寫(xiě)，按構(gòu)造原理充入電子。按能層次序書(shū)寫(xiě)，按構(gòu)造原理充入電子。原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布式Li: 1s22s1練一練練一練請(qǐng)寫(xiě)出請(qǐng)寫(xiě)出4 41010號(hào)元素原子的電子排布式。號(hào)元素原子的電子排布式。 4 鈹鈹Be 5 硼硼B(yǎng) 6 碳碳C7 氮氮N 8 氧氧O 9 氟氟F 10 氖氖Ne1s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2

3、s22p51s2 2s22p6氫氫 H H鈉鈉 Na Na 鋁鋁 AlAl1s1s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1例如例如鈣鈣Ca 1s22s22p63s23p64s2鈣鈣Ca想一想想一想+20 第第1層層第第2層層第第3層層K層層L層層M層層2882N層層第第4層層【練習(xí)】【練習(xí)】試書(shū)寫(xiě)試書(shū)寫(xiě)N N、ClCl、K K、2626FeFe原子的核外電原子的核外電子排布式。子排布式。 Cl: K: 26Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22

4、p6 3s23p63d6 4s2注意書(shū)寫(xiě)注意書(shū)寫(xiě)：1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6原子的簡(jiǎn)化電子排布：原子的簡(jiǎn)化電子排布：原子實(shí)原子實(shí) Ne 3s1練習(xí)：練習(xí)：寫(xiě)出第寫(xiě)出第8 8號(hào)元素氧、第號(hào)元素氧、第1414號(hào)元素硅和第號(hào)元素硅和第2626號(hào)元素鐵的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？號(hào)元素鐵的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？上式方括號(hào)里的符號(hào)的意義是：上式方括號(hào)里的符號(hào)的意義是：該元素前一個(gè)周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)該元素前一個(gè)周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)NaNa的簡(jiǎn)化電子排布：的簡(jiǎn)化電子排布： He 2s22p4 Ne 3s23p2 Ar 3d64s2O O：SiSi：FeFe：P P7 7【思考與交流】

5、【思考與交流】2 21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12424號(hào)鉻：號(hào)鉻：2929號(hào)銅號(hào)銅：練習(xí)：練習(xí)：1 13636號(hào)元素中是否都遵循構(gòu)造原理？號(hào)元素中是否都遵循構(gòu)造原理？舉出能否具體的例子？舉出能否具體的例子？注注 意意第一章第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) （第（第2 2課時(shí)）課時(shí)）3.3.了解核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即原子軌道了解核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即原子軌道 4.4.了解泡利原理和洪特規(guī)則了解泡利原理和洪特規(guī)則 5.5.理解滿(mǎn)足基態(tài)原子的條件理解滿(mǎn)足基態(tài)原子的條件 6.6.學(xué)會(huì)用電子排布圖表示核外電子排布規(guī)

6、學(xué)會(huì)用電子排布圖表示核外電子排布規(guī)律律 【教學(xué)目標(biāo)】【教學(xué)目標(biāo)】1.1.理解能量最低原理，及其運(yùn)用理解能量最低原理，及其運(yùn)用2.2.了解原子核外電子在一定條件下會(huì)了解原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單運(yùn)用發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單運(yùn)用四.能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜能量最低原理能量最低原理: : 原子的電子排布遵循構(gòu)造原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。最低狀態(tài)。 基態(tài)原子基態(tài)原子: : 處于最低能量的原子處于最低能量的原子 ( (穩(wěn)定穩(wěn)定) )電子放電子放出能量出能量電子吸電子吸收能量收能量激發(fā)態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子: :基態(tài)原子的電子吸收

7、能量后電子會(huì)基態(tài)原子的電子吸收能量后電子會(huì)躍遷到較高的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí), ,變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。 ( (不穩(wěn)定不穩(wěn)定) )如如：Na 1s22s22p63s1如如：Na 1s22s22p63p1【閱讀】【閱讀】 P7 四四 第一段第一段 基態(tài)與激發(fā)態(tài)的關(guān)系基態(tài)與激發(fā)態(tài)的關(guān)系原子光譜原子光譜基態(tài)原子基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量吸收能量釋放能量釋放能量發(fā)射光譜發(fā)射光譜吸收光譜吸收光譜能量較高能量較高能量最低能量最低基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 焰色焰色 反應(yīng)反應(yīng) 焰色反應(yīng)就是焰色反應(yīng)就是 某些金屬原子的電子在高溫火某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受

8、了能量，使原子外層的電子從焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)基態(tài)激躍遷到激躍遷到激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約1010s s）便躍遷）便躍遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)（顏色）的光釋放出來(lái)。量以一定波長(zhǎng)（顏色）的光釋放出來(lái)。 由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到

9、了各種色差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色彩。彩。 焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因處于最低能量的原子處于最低能量的原子_ ,_ ,簡(jiǎn)稱(chēng)能量最低原理。簡(jiǎn)稱(chēng)能量最低原理。_叫做基態(tài)原子。叫做基態(tài)原子。 當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)_，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將基態(tài)時(shí)，將_能量。光（輻射）是電能量。光（輻射）是電子子_能量的重要形式之一。能量的重要形式之一。原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的原子的電子排布遵循構(gòu)造原理

10、能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)能量處于最低狀態(tài) 躍遷到較高能級(jí)躍遷到較高能級(jí) 釋放釋放 釋放釋放 原子光譜原子光譜 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的譜儀攝取各種元素的電子的吸收吸收光譜光譜或或發(fā)射光譜發(fā)射光譜，總稱(chēng)，總稱(chēng)原子光譜原子光譜。光的色散光的色散光譜：光譜：按一定次序排列的彩色光帶按一定次序排列的彩色光帶用光譜儀測(cè)定氫氣放電管發(fā)射的氫的發(fā)射光譜用光譜儀測(cè)定氫氣放電管發(fā)射的氫的發(fā)射光譜 光譜分析：光譜分析： 在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒

11、定元素，稱(chēng)為線來(lái)鑒定元素，稱(chēng)為光譜分析光譜分析。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜化學(xué)研究中利用光譜分析檢測(cè)一些物質(zhì)的存化學(xué)研究中利用光譜分析檢測(cè)一些物質(zhì)的存在與含量等。在與含量等。 光譜分析的應(yīng)用通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。如：如：銫銫（18601860年）和年）和銣銣（18611861年），其光譜中年），其光譜中有特征的籃光和紅光。有特征的籃光和紅光。又如：又如：18681868年科學(xué)家們通過(guò)太陽(yáng)光譜的分析發(fā)年科學(xué)家們通過(guò)太陽(yáng)光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體現(xiàn)了稀有氣體氦氦。思考：思考：五、電子云與原子軌道五、電子云與原子軌道

12、核外電子核外電子質(zhì)量小質(zhì)量小( (只有只有9.119.111010-31 -31 kg)kg)，運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)空間小空間?。ㄏ鄬?duì)于宏觀物體而言）（相對(duì)于宏觀物體而言），運(yùn)動(dòng)速率大運(yùn)動(dòng)速率大( (近光速近光速) )。核外電子運(yùn)動(dòng)的特征核外電子運(yùn)動(dòng)的特征無(wú)確定的軌道無(wú)確定的軌道，無(wú)法描述其運(yùn)動(dòng)軌跡。，無(wú)法描述其運(yùn)動(dòng)軌跡。無(wú)法計(jì)算電子在某一刻所在的位置無(wú)法計(jì)算電子在某一刻所在的位置，只能指出，只能指出 其在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少其在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少( (概率概率) )。測(cè)不準(zhǔn)原理測(cè)不準(zhǔn)原理( (海森堡海森堡) )電子云電子云: :電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖。電子在原子核外出現(xiàn)的概率分

13、布圖。1s1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖 核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述【閱讀】【閱讀】P9 電子云電子云只是形象地表示只是形象地表示 電子出現(xiàn)在各點(diǎn)的電子出現(xiàn)在各點(diǎn)的概率概率高低高低, ,而實(shí)際上并不存在。而實(shí)際上并不存在。 小黑點(diǎn)不表示電小黑點(diǎn)不表示電子，只表示電子在子，只表示電子在這里出現(xiàn)過(guò)一次。這里出現(xiàn)過(guò)一次。小黑點(diǎn)的疏密表示小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間內(nèi)電子在核外空間內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少。出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少。電子輪廓圖的制作 常把電子出現(xiàn)的概率約為常把電子出現(xiàn)的概率約為90%90%的空間的空間圈出來(lái)，人們把這種電子云輪廓圖稱(chēng)為圈出來(lái)，人們

14、把這種電子云輪廓圖稱(chēng)為原子軌道原子軌道。 P P10 10 最后一段最后一段電子云輪廓圖電子云輪廓圖原子軌道原子軌道S S能級(jí)的原子軌道是能級(jí)的原子軌道是球形對(duì)稱(chēng)球形對(duì)稱(chēng)的的. .電子云形狀電子云形狀s s電子云呈球形，在半徑相同的球面上，電子云呈球形，在半徑相同的球面上，電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同；電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同；p p電子云呈電子云呈啞鈴形啞鈴形 ( (或或紡錘形紡錘形) )；原子軌道原子軌道S S能級(jí)的原子軌道圖能級(jí)的原子軌道圖* * S S能級(jí)的原子軌道是能級(jí)的原子軌道是球形對(duì)稱(chēng)球形對(duì)稱(chēng)的的* * 能層序數(shù)能層序數(shù)n n越大越大, ,原子軌道半徑越大原子軌道半徑越大xyzxyzxyz* *

15、 P P能級(jí)的原子軌道是啞能級(jí)的原子軌道是啞鈴形的鈴形的, ,每個(gè)每個(gè)P P能級(jí)有能級(jí)有3 3個(gè)個(gè)原子軌道原子軌道, ,它們相互垂直它們相互垂直, ,分別以分別以P Px x,P ,Py y,P ,PZ Z表示表示。 P P能級(jí)的原子軌道圖能級(jí)的原子軌道圖原子軌道圖原子軌道圖S S能級(jí)的原子軌道圖能級(jí)的原子軌道圖P能級(jí)的原子軌道圖思考：思考：回憶回憶 s p d f s p d f 能級(jí)分別最多容納電子個(gè)數(shù)？能級(jí)分別最多容納電子個(gè)數(shù)？P5 第二段最后一句話第二段最后一句話觀察下圖，這些圖稱(chēng)為原子的觀察下圖，這些圖稱(chēng)為原子的電子排布圖電子排布圖。1.1.每個(gè)原子軌道最多只能容納幾個(gè)電子？每個(gè)原子

16、軌道最多只能容納幾個(gè)電子？2.2.當(dāng)電子排在同一個(gè)能級(jí)內(nèi)時(shí)，有什么規(guī)律？當(dāng)電子排在同一個(gè)能級(jí)內(nèi)時(shí)，有什么規(guī)律？ 1 1個(gè)原子軌道里最多只能容納個(gè)原子軌道里最多只能容納2 2個(gè)電子，且自個(gè)電子，且自旋方向相反旋方向相反( (順時(shí)針、逆時(shí)針順時(shí)針、逆時(shí)針) )。 -泡利原泡利原理理 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。-洪特規(guī)則洪特規(guī)則 泡利泡利(Pauli),(Pauli),奧地利科學(xué)家?jiàn)W地利科學(xué)家, ,對(duì)于量子力學(xué)的形成以及原子結(jié)構(gòu)對(duì)于量子力學(xué)的形成以及原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展有重

17、大的貢獻(xiàn)，獲得理論的發(fā)展有重大的貢獻(xiàn)，獲得19451945年諾貝爾物理獎(jiǎng)。他對(duì)科學(xué)理年諾貝爾物理獎(jiǎng)。他對(duì)科學(xué)理論有著很深刻的洞察力，語(yǔ)鋒犀利，論有著很深刻的洞察力，語(yǔ)鋒犀利，被稱(chēng)為被稱(chēng)為“理論物理學(xué)的心臟理論物理學(xué)的心臟” ” 。 泡利原理泡利原理 一個(gè)原子軌道中最多只能容一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反，此時(shí)體系最穩(wěn)旋方向必須相反，此時(shí)體系最穩(wěn)定，原子的總能量最低。定，原子的總能量最低。 泡利不相容原理泡利不相容原理電子排布式電子排布式1s 2s電子排布圖電子排布圖 用一個(gè)用一個(gè)表示一個(gè)原子軌道，表示一個(gè)原子軌道，在在中用中用“”

18、或或“”表示該軌道表示該軌道上排入的電子。上排入的電子。Li: 1s22s1洪特規(guī)則洪特規(guī)則 對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。的軌道并且自旋方向相同。 C ：1s2 2s22p21. .每個(gè)原子軌道上最多能容納每個(gè)原子軌道上最多能容納_個(gè)電子，個(gè)電子，且自旋方向且自旋方向_科學(xué)研究科學(xué)研究2.當(dāng)電子排在同一能級(jí)時(shí)有什么規(guī)律？當(dāng)電子排在同一能級(jí)時(shí)有什么規(guī)律？當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是總是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特規(guī)則洪特規(guī)則2不同

19、不同泡利原理泡利原理首先單獨(dú)占一個(gè)軌道首先單獨(dú)占一個(gè)軌道相同相同NOC練習(xí)練習(xí)1：創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 例例5，訓(xùn)練，訓(xùn)練5練習(xí)練習(xí)2：寫(xiě)出寫(xiě)出 24Cr 29Cu 電子排布式電子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特規(guī)則特例：洪特規(guī)則特例： 洪特規(guī)則特例：洪特規(guī)則特例： 相對(duì)穩(wěn)定的狀相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)態(tài)全充滿(mǎn)（全充滿(mǎn)（p6，d10，f14）全空時(shí)（全空時(shí)（p0，d0，f0）半充滿(mǎn)（半充滿(mǎn)（p3，d5，f7）泡利原理泡利原理：洪特規(guī)則洪特規(guī)則： 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占一

20、個(gè)軌道（即分占時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占一個(gè)軌道（即分占不同的軌道），而且自旋狀態(tài)相同。不同的軌道），而且自旋狀態(tài)相同。 一個(gè)原子軌道最多容納一個(gè)原子軌道最多容納2 2個(gè)電子，個(gè)電子，而且自旋方向相反。而且自旋方向相反。洪特規(guī)則特例：全空、半充滿(mǎn)、全充滿(mǎn)時(shí)相對(duì)穩(wěn)定鐵原子的電子排布圖鐵原子的電子排布圖洪特規(guī)則洪特規(guī)則泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整個(gè)原子處整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)于能量最低狀態(tài)”，而不是說(shuō)電子填充到，而不是說(shuō)電子填充到能量最低的軌道中去，泡利原理和洪特規(guī)能量最低的軌道中去，泡利原理和洪特規(guī)則都使則都使“整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)”。注意：注意：小結(jié)：核外電子排布規(guī)則小結(jié)：核外電子排布規(guī)則1.1.能量最低原理