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)堅實不可再分的實心球堅實不可再分的實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，電子沿不同軌道運轉(zhuǎn)子沿不同軌道運轉(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動做高速圓周運動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、開天

2、辟地、開天辟地 原子的誕生原子的誕生閱讀思考閱讀思考 閱讀課本閱讀課本P4(1)原子是如何誕生的？原子是如何誕生的？(2)宇宙的年齡至今約宇宙的年齡至今約_億年，地球的年齡已億年，地球的年齡已有有_億年。億年。(3)_仍然是宇宙中最豐富的元素，約占宇宙仍然是宇宙中最豐富的元素，約占宇宙原子總數(shù)的原子總數(shù)的_。(4)地球上的元素絕大多數(shù)是金屬，非金屬地球上的元素絕大多數(shù)是金屬，非金屬(包括稀有包括稀有氣體氣體)僅僅_種。種。1404688.6%22氫氫 我們已經(jīng)知道，多電子原子的核外電我們已經(jīng)知道，多電子原子的核外電子的能量是不同的。子的能量是不同的。原子核外電子是怎樣排布的呢？原子核外電子是怎

3、樣排布的呢？二二、能層與能級、能層與能級1.能層能層(1)概念：概念：多電子原子的核外電子的能量是不同的，按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。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符號KLMNOPQ最多電最多電子數(shù)子數(shù)28183250鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖為： 11個電子分布在個電子分布在3個不同的能層，處于不同能個不同的能層，處于不同能層的電子的能量肯定不同；那么，處于層的電子的能量肯定不同；那么，處于L層的

4、層的8個個電子其能量是否都相同呢？電子其能量是否都相同呢？2.能級能級(1)概念：概念：在多電子原子中，同一能層的電子，能量在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級。也可能不同，還可以把它們分成能級。(2)表示方法及各能級所容納的最多電子數(shù)：表示方法及各能級所容納的最多電子數(shù)：溫馨提醒溫馨提醒I.能級符號：能級符號：ns、np、nd、nfII.能級能量關(guān)系能級能量關(guān)系(1)同能層能級：同能層能級：Ens Enp End Enf(2)不同能層同種能級：如不同能層同種能級：如E1s E2s E3s E4sIII.各能層擁有的能級種數(shù)：各能層擁有的能級種數(shù)：能級種數(shù)能級種

5、數(shù) = 能層序數(shù)能層序數(shù)IV.各能級容納的最多電子數(shù)各能級容納的最多電子數(shù)ns：2；np：6；nd：10；nf：14V.各能級上容納電子數(shù)的表示方法：如各能級上容納電子數(shù)的表示方法：如3s13.電子排布式電子排布式將原子核外的電子排布用能級符號表示出來的式子。將原子核外的電子排布用能級符號表示出來的式子。如如Na的電子排布式為的電子排布式為1s22s22p63s14.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排布式電子排布式簡化電子排布式簡化電子排布式CNOMgAlSCl元素原子元素原子電子排布式電子排布式簡化電子排布

6、式簡化電子排布式C1s22s22p2He2s22p2N1s22s22p3He2s22p3O1s22s22p4He2s22p4Mg1s22s22p63s2Ne3s2Al1s22s22p63s23p1Ne3s23p1S1s22s22p63s23p4Ne3s23p4Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5大膽大膽一一試試 寫出鉀原子可能有的電子排布式。寫出鉀原子可能有的電子排布式。兩種可能：兩種可能：可能一：可能一：1s22s22p63s23p63d1可能二：可能二：1s22s22p63s23p64s1?說明可能說明可能二二才是正確的。才是正確的。三三、構(gòu)造原理與電子排布式、構(gòu)造原理與電子

7、排布式1.構(gòu)造原理構(gòu)造原理構(gòu)造原理的構(gòu)造原理的能級組：能級組：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p2.能級交錯現(xiàn)象能級交錯現(xiàn)象不同能層不同能級的電子填充順序：不同能層不同能級的電子填充順序： ns (n- -2)f (n- -1)d np練習(xí)練習(xí) 寫出寫出Fe、Fe2+ +、Fe3+、K+、Br- -的電子排布的電子排布式。式。1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d5 1s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24

8、p6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。開動腦筋開動腦筋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？次外層個？次外層電子為什么不能超過電子為什么不能超過18個？個？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：2、8、8、18、18、32、32(假設(shè)填滿假設(shè)填滿時時)？3.電子排布式書寫須知電子排布式書寫須知(1)電子排布遵循構(gòu)造原理。電子排布遵循構(gòu)造原理。(2)能層低的能級要寫在左邊，不能按填充順序?qū)?。能層低的?/p>

9、級要寫在左邊，不能按填充順序?qū)?。如鈧?cè)玮?Sc)的電子排布式為的電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，而，而不能寫成不能寫成1s22s22p63s23p64s23d1。(3)書寫簡化電子排布式時要特別注意第四周期元素書寫簡化電子排布式時要特別注意第四周期元素的的3d能級。如將能級。如將Br寫成寫成Ar4s24p5是錯的，而應(yīng)該是錯的，而應(yīng)該為為Ar3d104s24p5。4.外圍電子排布外圍電子排布(價電子排布式價電子排布式)價電子：價電子：即能夠影響元素化合價的電子。即能夠影響元素化合價的電子。主族元素：主族元素：價電子即為最外層電子。價電子即為最外層電子。過渡元素：過渡元素

10、：價電子包括最外層電子和次外層價電子包括最外層電子和次外層d能級電能級電子子(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能級上的電能級上的電子子)。及時跟進及時跟進 寫出寫出Mn、S、I的外圍電子排布式。的外圍電子排布式。3d54s23s23p45s25p5強化訓(xùn)練強化訓(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.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

11、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，各能層都達到下列各組粒子中，各能層都達到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)造原理能使整個原子原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個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)

12、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，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。會躍遷到較高能級，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跟進練習(xí)跟進練習(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 D.1s22s22p4C3.原子光譜原子光譜內(nèi)

13、容：內(nèi)容：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同元素的原子發(fā)生躍遷時會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、汞的吸收光譜五五、電子云與原子光譜、電子云與原子光譜知識回顧知識回顧 電子運動特點：質(zhì)量小、運動空間小、速電子運動特點：質(zhì)量小、運動空間小、速率快、無固定運動軌道。率快、無固定運動軌道。1

14、.電子云電子云內(nèi)容：內(nèi)容：處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空處于一定空間運動狀態(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d電子云電子云3.原子軌道原子軌道內(nèi)容：內(nèi)容：量子力學(xué)把電子在原子核

15、外的一個空間運動量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。狀態(tài)稱為一個原子軌道。跟進練習(xí)跟進練習(xí)(1)能層符號用能層符號用_表示。表示。(2)能級符號用能級符號用_表示。表示。(3)ns能級有能級有_個軌道，呈個軌道，呈_形；形；np能級有能級有_個軌道，呈個軌道，呈_形；形；nd能級有能級有_個軌道；個軌道；nf能級有能級有_個軌道。個軌道。(4)各能級最多容納的電子數(shù)是：各能級最多容納的電子數(shù)是：ns：2個；個；np：6個；個；nd：10個；個；nf：14個。個。六六、泡利原理和洪特規(guī)則、泡利原理和洪特規(guī)則1.泡利原理泡利原理內(nèi)容：內(nèi)容：在一個原子軌道里，最多只能容納在一

16、個原子軌道里，最多只能容納2個電子，個電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反。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，鋰例如，鋰(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 表示到能級表示到能級 表示到軌道、自旋表示到軌道、自旋及時跟進及時跟進 完成下表。完成下表。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

17、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的不同軌道時，基態(tài)當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同。旋狀態(tài)相同。及時鞏固及時鞏固 (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)寫出鐵原子的價電子的電子排布圖。寫出鐵原子的價電子的電子排布圖。溫馨提醒溫馨提醒 弄清弄清“成對電子成對電子”與與“未成對電子未成對電子

18、”的的概念。概念。動手一試動手一試 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)同一能級上的電子排布為全當(dāng)同一能級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，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。時，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。重點掌握重點掌握 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 或或 Ar3d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或或 Ar3d104s1思考思考 鐵的兩種離子：鐵的兩種離子：Fe2+、Fe3+哪個更穩(wěn)定？

19、哪個更穩(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 能力強化能力強化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，下列說法正確時，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個未成對電子，次外個未成對電子，次外層有層有2個電子，其元素符號為