高中化學(xué)選修3-第一節(jié)-原子結(jié)構(gòu)

1、第第一一節(jié)節(jié) 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)道爾頓原子道爾頓原子模型模型(1803年年)堅(jiān)實(shí)不可再分的實(shí)心球堅(jiān)實(shí)不可再分的實(shí)心球湯姆生原子湯姆生原子模型模型(1904年年)平均分布著正電荷的粒平均分布著正電荷的粒子嵌著同樣多的電子子嵌著同樣多的電子盧瑟福原子盧瑟福原子模型模型(1911年年)帶正電荷的核位于中心，帶正電荷的核位于中心，質(zhì)量主要集中在核上，電質(zhì)量主要集中在核上，電子沿不同軌道運(yùn)轉(zhuǎn)子沿不同軌道運(yùn)轉(zhuǎn)玻爾原子模玻爾原子模型型(1913年年)電子在一定軌道上繞核電子在一定軌道上繞核做高速圓周運(yùn)動(dòng)做高速圓周運(yùn)動(dòng)電子云模型電子云模型(1926年年)現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說宇宙大爆炸模擬圖一一、能層

2、和能級(jí)、能層和能級(jí)（1）概念：）概念：多電子原子的核外電子的能量是不同的，多電子原子的核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。（2）表示方法及各能層最多容納的電子數(shù)）表示方法及各能層最多容納的電子數(shù)能層能層一一二二三三四四五五六六七七符號(hào)符號(hào)KLMNOPQ最多電最多電子數(shù)子數(shù)281832501、能層、能層2.能級(jí)能級(jí)（1）概念：）概念：同一能層的電子，能量也可能不同，還同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(jí)?？梢园阉鼈兎殖赡芗?jí)。（2）表示方法及各能級(jí)所容納的最多電子數(shù)：）表示方法及各能級(jí)所容納的最多電

3、子數(shù)：總結(jié)總結(jié)（1）能級(jí)符號(hào)：）能級(jí)符號(hào)：ns、np、nd、nf（2）能級(jí)能量關(guān)系）能級(jí)能量關(guān)系 同能層能級(jí)：同能層能級(jí)：Ens Enp End Enf 不同能層同種能級(jí)：如不同能層同種能級(jí)：如E1s E2s E3s E4s（3）各能層擁有的能級(jí)種數(shù)：）各能層擁有的能級(jí)種數(shù)：能級(jí)種數(shù)能級(jí)種數(shù) = 能層序數(shù)能層序數(shù)（4）各能級(jí)容納的最多電子數(shù)）各能級(jí)容納的最多電子數(shù) ns：2；np：6；nd：10；nf：14例、下列能層中，包含例、下列能層中，包含f能級(jí)的是：能級(jí)的是： A. K能級(jí)能級(jí) B. L能級(jí)能級(jí) C. M能級(jí)能級(jí) D. N能級(jí)能級(jí)二二、構(gòu)造原理、構(gòu)造原理1.構(gòu)造原理構(gòu)造原理構(gòu)造原理的構(gòu)

4、造原理的能級(jí)組：能級(jí)組：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p2.能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象不同能層不同能級(jí)的電子填充順序：不同能層不同能級(jí)的電子填充順序： ns (n- -2)f (n- -1)d np三三.電子排布式電子排布式1.電子排布式電子排布式將原子核外的電子排布用能級(jí)符號(hào)表示將原子核外的電子排布用能級(jí)符號(hào)表示出來的式子。出來的式子。如如Na的電子排布式為的電子排布式為1s22s22p63s12.簡化電子排布式簡化電子排布式如如Na的簡化電子排布式為的簡化電子排布式為Ne3s1填充下表填充下表元素原子元素原子電子

5、排布式電子排布式簡化電子排布式簡化電子排布式CNOMgAlSCl1-20號(hào)原子電子排布號(hào)原子電子排布元素原子元素原子電子排布式電子排布式簡化電子排布式簡化電子排布式C1s22s22p2He2s22p2N1s22s22p3He2s22p3O1s22s22p4He2s22p4Mg1s22s22p63s2Ne3s2Al1s22s22p63s23p1Ne3s23p1S1s22s22p63s23p4Ne3s23p4Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p51-20號(hào)原子電子排布號(hào)原子電子排布20-30號(hào)原子電子排布號(hào)原子電子排布寫出寫出Fe、Fe2+ +、Fe3+、K+、Br- -的電子排布式。

6、的電子排布式。1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d5 1s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p6注意注意 原子失去電子先失去最外層電子，而不一定原子失去電子先失去最外層電子，而不一定先失去最后填的電子。先失去最后填的電子。開動(dòng)腦筋開動(dòng)腦筋1.原子的最外層電子為什么不能超過原子的最外層電子為什么不能超過8個(gè)？次外層個(gè)？次外層電子為什么不能超過電子為什么不能超過18個(gè)？個(gè)？2.為什么第一到第七周期為什么第一到第七周期(假設(shè)填滿假設(shè)填滿)所含元素種數(shù)所含元素種數(shù)依次分別為：依次分別為：

7、2、8、8、18、18、32、32(假設(shè)填滿假設(shè)填滿時(shí)時(shí))？3. 價(jià)電子排布式價(jià)電子排布式價(jià)電子：價(jià)電子：能夠影響元素化合價(jià)的電子。能夠影響元素化合價(jià)的電子。主族元素：主族元素：價(jià)電子即為最外層電子。價(jià)電子即為最外層電子。過渡元素：過渡元素：價(jià)電子包括最外層電子和次外層價(jià)電子包括最外層電子和次外層d能級(jí)電能級(jí)電子子(鑭系和錒系元素還包括倒數(shù)第三層鑭系和錒系元素還包括倒數(shù)第三層f能級(jí)上的電能級(jí)上的電子子)。寫出寫出Mn、S、I的價(jià)電子排布式。的價(jià)電子排布式。3d54s23s23p45s25p5強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練1.下列各原子或離子的電子排布式不正確的是下列各原子或離子的電子排布式不正確的是( )A

8、.Na+：1s22s22p6 B.Fe3+：1s22s22p63s23p63d34s2C.S2- -：1s22s22p63s23p4D.Ar：1s22s22p63s23p6BC2.按能量由低到高的順序排列，正確的一組是按能量由低到高的順序排列，正確的一組是( )A.1s、2p、3d、4s B.3s、4p、5s、5pC.2s、3s、2p、4s D.4p、3d、4s、2pB3.下列各組粒子中，各能層都達(dá)到下列各組粒子中，各能層都達(dá)到2n2(n為能層序數(shù)為能層序數(shù))的是的是( )A.He和和Ar B.H- -和和Mg2+C.O2- -和和Cl- - D.Ne和和S2- -B四四、能量最低原理、基態(tài)與

9、激發(fā)態(tài)、光譜、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1.能量最低原理能量最低原理內(nèi)容：內(nèi)容：原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。的能量處于最低狀態(tài)。2.基態(tài)與激發(fā)態(tài)基態(tài)與激發(fā)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)激發(fā)態(tài)原子：激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子(不穩(wěn)定不穩(wěn)定)吸收吸收能量能量放出放出能量能量3.光譜光譜概念：概念：不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，

10、可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜?；鶓B(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，吸收光譜吸收能量，吸收光譜放出能量，發(fā)射光譜放出能量，發(fā)射光譜節(jié)日燃放的焰火節(jié)日燃放的焰火與電子躍遷有關(guān)與電子躍遷有關(guān)激光源激光源夜空中的激光夜空中的激光鋰、氦、汞的發(fā)射光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的吸收光譜跟進(jìn)練習(xí)跟進(jìn)練習(xí) 根據(jù)下列電子排布，處于激發(fā)態(tài)的原子根據(jù)下列電子排布，處于激發(fā)態(tài)的原子是是( )A.1s22s22p1 B.1s22s22p63s23p4C.1s22s12p1

11、 D.1s22s22p4C五五、電子云與原子軌道、電子云與原子軌道1.電子云電子云內(nèi)容：內(nèi)容：處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。間的概率密度分布的形象化描述。P：表示電子在某處出現(xiàn)的概率：表示電子在某處出現(xiàn)的概率V：表示該處的體積：表示該處的體積P/V：概率密度，用：概率密度，用表示。表示。H的的1s電子云電子云2.電子云輪廓圖電子云輪廓圖同一原子的同一原子的s電子的電子云輪廓圖電子的電子云輪廓圖歸納總結(jié)歸納總結(jié) 電子云的形狀電子云的形狀 s電子云電子云 p電子云電子云 d電子云電子云 球形球形 啞鈴形啞鈴形 花瓣形花瓣形

12、d電子云電子云3.原子軌道原子軌道概念：把電子在核外空間出現(xiàn)概率為概念：把電子在核外空間出現(xiàn)概率為90%的空間圈的空間圈出來，制作電子云的輪廓圖。出來，制作電子云的輪廓圖。(1)能層符號(hào)用能層符號(hào)用_表示。表示。(2)能級(jí)符號(hào)用能級(jí)符號(hào)用_表示。表示。(3)ns能級(jí)有能級(jí)有_個(gè)軌道，呈個(gè)軌道，呈_形；形；np能級(jí)有能級(jí)有_個(gè)軌道，呈個(gè)軌道，呈_形；形；nd能級(jí)有能級(jí)有_個(gè)軌道；個(gè)軌道；nf能級(jí)有能級(jí)有_個(gè)軌道。個(gè)軌道。(4)各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是：各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是：ns：2個(gè)；個(gè)；np：6個(gè)；個(gè)；nd：10個(gè)；個(gè)；nf：14個(gè)。個(gè)。六六、泡利原理和洪特規(guī)則、泡利原理和洪特規(guī)則1.泡利

13、原理：泡利原理：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反。個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反。2.電子排布圖電子排布圖 用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子。箭用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子。箭頭方向表示電子的自旋狀態(tài)。頭方向表示電子的自旋狀態(tài)。例如，鋰?yán)?，?Li)原子原子原子結(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 電子排布圖電子排布圖1s22s11s 2s平式平式(常用常用)2s1s豎式豎式(不常用不常用) 表示到能層表示到能層 表示到能級(jí)表示到能級(jí) 表示到軌道、自旋表示到軌道、自旋及時(shí)跟進(jìn)及時(shí)跟進(jìn) 完成下表。完成下表。原子結(jié)構(gòu)示

14、意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布式電子排布圖電子排布圖FMgClCa大膽試大膽試一一試試 寫出基態(tài)寫出基態(tài)N原子的電子排布圖。原子的電子排布圖。1s 2s 2p1s 2s 2p1s 2s 2p?3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則內(nèi)容：內(nèi)容：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同。旋狀態(tài)相同。及時(shí)鞏固及時(shí)鞏固 (1)寫出下列原子：寫出下列原子：C、O、P的電子排布圖。的電子排布圖。(2)寫出鐵原子的價(jià)電子的電子排布圖。寫出鐵原子的價(jià)電子的電子排布圖。溫馨提醒溫馨提醒 弄清

15、弄清“成對電子成對電子”與與“未成對電子未成對電子”的的概念。概念。動(dòng)手一試動(dòng)手一試 寫出寫出24Cr、29Cu兩種原子的電子排布式。兩種原子的電子排布式。洪特規(guī)則的特例：洪特規(guī)則的特例：當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全充滿充滿(p6、d10、f14)、半充滿、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 或或 Ar3d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或或 Ar3d104s1思考思考 鐵的兩種

16、離子：鐵的兩種離子：Fe2+、Fe3+哪個(gè)更穩(wěn)定？哪個(gè)更穩(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小結(jié)小結(jié) 核外電子排布規(guī)則核外電子排布規(guī)則1.能量最低原理能量最低原理 2.泡利原理泡利原理 3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則 能力強(qiáng)化能力強(qiáng)化1.當(dāng)碳原子的電子排布由當(dāng)碳原子的電子排布由1s 2s 2p轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?s 2s 2p時(shí)，下列說法正確時(shí)，下列說法正確的是的是( )A.碳原子要向外界環(huán)境中釋放能量碳原子要向外界環(huán)境中釋放能量B.碳原子要從外界環(huán)境中吸收能量碳原子要從外界環(huán)境中吸收能量C.碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)碳原子

17、由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)D.碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)BC2.下列基態(tài)原子的外圍電子排布式中，正確下列基態(tài)原子的外圍電子排布式中，正確的是的是( )A.3d13p6B.3d44s2C.3d94s2D.3d54s1D3.在前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對電子在前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對電子與其所在周期數(shù)相同的元素有幾種？與其所在周期數(shù)相同的元素有幾種？( )A.6種種 B.5種種C.4種種 D.3種種B4.A、B、C、D、E代表五種元素。請?zhí)羁眨捍砦宸N元素。請?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子的最外層有元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對電子，次外個(gè)未成對電子，次外層有層有2個(gè)電子，其元素

18、符號(hào)為個(gè)電子，其元素符號(hào)為_。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號(hào)為的元素符號(hào)為_，C的元素符號(hào)為的元素符號(hào)為_。(3)D元素的正三價(jià)離子的元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，能級(jí)為半充滿，D的元的元素符號(hào)為素符號(hào)為_，其基態(tài)原子的電子排布式為，其基態(tài)原子的電子排布式為_。(4)E元素基態(tài)原子的元素基態(tài)原子的M層全充滿，層全充滿，N層沒有成對電層沒有成對電子，只有一個(gè)未成對電子，子，只有一個(gè)未成對電子，E的元素符號(hào)為的元素符號(hào)為_，其基態(tài)原子的電子排布式為其基態(tài)原子的電子排布式為_。4題題參考答案參考答案： N(2) Cl K(3) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或或 Ar3d64s2(4) Cu 1s22s22p63s23