【課件】第一章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)課件2022-2023學(xué)年下學(xué)期高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

分子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定原子：是化學(xué)變化中最小的粒子；化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)：是原子的重新組合。第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)人類認識原子的過程結(jié)合所學(xué)，請畫出鈉原子原子結(jié)構(gòu)示意圖，談?wù)勀銓υ咏Y(jié)構(gòu)的認識。核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)

=質(zhì)子數(shù)(Z)

+中子數(shù)(N)任務(wù)一、回顧原子結(jié)構(gòu)①第n層最多可容納的電子數(shù)為1、

能層（n）——電子層

(1)分類依據(jù)：多電子原子核外電子的

是不同的，按

差異，可以將核外電子分成不同的能層。核外電子的能量能量任務(wù)二、學(xué)習(xí)能層與能級(2)核外電子的排布規(guī)律：2n2

②最外層最多容納8個電子（K層為最外層最多只能容納2個電子。）

次外層最多只能容納18個電子。④

核外電子總是盡量先排滿能量最低、離核最近的電子層。失電子總是先失最外層電子。③將各能層按能量從低到高排序為：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)即離原子核越近，能量越低。能層越高，電子層的能量越高。依據(jù)核外電子的能量不同：離核遠近：近遠能量高低：低高鈉原子光譜實驗鈉原子光譜

分析鈉原子光譜時發(fā)現(xiàn)：即便是相同的能層之間發(fā)生電子躍遷，對于這個現(xiàn)象，你會提出何種假設(shè)？2、能級(1)分類依據(jù)：在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能

，還可以把它們分成

。不同能級(電子亞層)規(guī)定：1.任一能層的能級數(shù)=能層序數(shù)。2.能級符號按照s、p、d、f、g……排序。3.任一能層的能級總是從s開始。4.能級符號前面用數(shù)字表示能層序數(shù)。3、能層與能級各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數(shù)能層(n)一二三四五六七符號KLMNOPQ能級(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f······最多容納的電子數(shù)2262610261014······2818322n2規(guī)律1、在每一能層中，能級符號的順序是ns、np、nd、nf……（n代表能層）2、任一能層的能級總的從s能級開始，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)。4、以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7……的二倍。3、每一能層最多可容納2n2個電子（1）一個能層的能級與能層序數(shù)（n）間存在什么關(guān)系？一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)（n）間存在什么關(guān)系?（2）以s、p、d、f、為符號的能級分別最多可容納多少電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同？（3）第五能層最多可容納多少電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？（注：高于f的能級不用符號表示。）一個能層的能級序數(shù)與能層序數(shù)（n）相等。一個能層最多可容納的電子數(shù)=2n2s能級最多容納2電子，p能級最多可容納6個電子，d能級最多可容納10個電子，f能級最多可容納14個電子。3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同第五能層最多可容納50個電子，它們分別容納在5個能級中，5s能級最多容納2個電子，5p能級最多容納6個電子，5d能級最多容納10個電子，5f能級最多容納14個電子，還有一個能級最多容納18個電子。思考與討論P71、若n＝3，以下能級符號錯誤的是()A.np B.nfC.nd D.ns2.下列有關(guān)認識中正確的是()A.在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束C.各能層含有的能級數(shù)為n－1D.各能層含有的電子數(shù)為2n2BA問題2

研究核外電子排布的實驗依據(jù)是什么？1、能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理使整個原子的能量處于

狀態(tài)最低2、基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子最低能量較高吸收釋放二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜E0E1E2E3En基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量發(fā)射光譜吸收光譜能量較高能量最低3、光譜與光譜分析基態(tài)KLMN激發(fā)態(tài)KLMN能量能量KLMN光KLMN不穩(wěn)定吸收能量電子躍遷釋放能量光能量能量基態(tài)激發(fā)態(tài)特別提醒：①電子的躍遷是物理變化②一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。（電子總數(shù)不變）③激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。

不同元素的原子，電子發(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原子的發(fā)射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。發(fā)射光譜吸收光譜特征:暗背景、亮線、

線狀不連續(xù)特征:亮背景、暗線、線狀不連續(xù)4、原子光譜同一原子發(fā)射光譜中的亮線和吸收光譜中的暗線的位置對應(yīng)相同。LiHeHg

5、原子光譜的應(yīng)用(1)現(xiàn)代化學(xué)常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定發(fā)現(xiàn)元素，稱為光譜分析。He氦如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。1868年科學(xué)家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。(2)檢驗元素問題：解釋金屬的焰色試驗的原因？

金屬原子中,核外電子按一定軌道順序排列,軌道離核越遠,能量越高。灼(燃)燒時,電子獲得能量,能量較低的電子發(fā)生躍遷,從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。隨即電子又從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài),便以光(輻射)的形式釋放能量,形成不同的焰色。(3)生產(chǎn)生活焰火霓虹燈光激光熒光LED燈光光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。以下現(xiàn)象與核外電子的躍遷有關(guān)的是()①霓虹燈發(fā)出有色光②棱鏡分光③激光器產(chǎn)生激光④石油蒸餾⑤凸透鏡聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈現(xiàn)五彩繽紛的禮花⑦日光燈通電發(fā)光⑧冷卻結(jié)晶A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦A總結(jié)：（1）原子光譜實驗為原子模型的建構(gòu)提供證據(jù)。（2）核外電子在不同能級的躍遷會產(chǎn)生原子光譜。新的問題（1）核外電子在能級中依據(jù)什么規(guī)律排布？（2）核外電子在能級中的排布又可以如何表示？任務(wù)一

回顧1-18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)合H、He的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知，電子首先填入能量最低的1s能級，直至將該能級填滿。能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充電子數(shù)22.對于Li和Be，當(dāng)1s能級填滿之后，電子優(yōu)先填入能量較低的2s能級，直至填滿。23.對于B至Ne元素，在1s、2s能級填滿后，電子填入2p能級，直至2p能級填滿。64.對于Na至Ar元素，電子首先填入3s能級。填滿后，繼續(xù)填入3p能級，直至3p能級填滿。小結(jié)核外電子在能級中的排布順序：能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充電子數(shù)226261s

→2s

→2p

→3s

→3p任務(wù)二根據(jù)核外電子在能層中的排布規(guī)律，畫出K的原子結(jié)構(gòu)示意圖。分析K中電子填入的能量最高的能級，并說明判斷的依據(jù)。最外層電子數(shù)不能多于8+19289+192881根據(jù)核外電子在能層中的排布規(guī)律，畫出K的原子結(jié)構(gòu)示意圖。分析K中電子填入的能量最高的能級，并說明判斷的依據(jù)。能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充電子數(shù)226261核外電子在能級中的排布順序：1s

→2s

→2p

→3s

→3p→4s

從第3電子層開始出現(xiàn)此現(xiàn)象。如：E4s<E3d，E5s<E4d，E6s<E4f<E5d。源于光譜學(xué)事實

隨核電荷數(shù)遞增,電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層,如電子是按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d→4s的順序填充的,這種現(xiàn)象被稱為能級交錯。3、能級交錯：

電子在能級中的排布規(guī)律構(gòu)造原理

以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從1s能級開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增的電子填入能級的順序稱為構(gòu)造原理。請根據(jù)構(gòu)造原理分析25Mn的核外電子在能級中的排布。第一步根據(jù)構(gòu)造原理列出能級排布的順序第二步將核外電子依次填入其中請根據(jù)構(gòu)造原理分析25Cr、29Cu的核外電子在能級中的排布。

作為一個理論模型，構(gòu)造原理具有一定的局限性。對于個別特殊的過渡元素核外電子的排布并不適用。能級排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p填充電子數(shù)2262615能級排布順序1s2s2p3s3p4s3d4p填充電子數(shù)2262611024Cr的核外電子在能級中的排布：29Cu的核外電子在能級中的排布：新的問題（1）核外電子在能級中依據(jù)什么規(guī)律排布？（2）核外電子在能級中的排布又可以如何表示？1、概念：用數(shù)字在能級符號

角標明該能級上排布的電子數(shù)，并按照

從左到右的順序排列的式子，稱為電子排布式。右上能層Na：1s22s22p63s1KLM能層序數(shù)能級符號該能級上排布的電子數(shù)填——依構(gòu)造原理中的順序填寫——能層小的寫在前邊2、電子排布式書寫(1)簡單原子的電子排布式（前20號元素）

按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如：6C：__________；

10Ne：__________；17Cl：_______________；

19K：

。(2)復(fù)雜原子的電子排布式（前36號元素）對于較復(fù)雜原子的電子排布式，應(yīng)先按構(gòu)造原理從低到高排列，然后將同能層的能級移到一起。如26Fe，先排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一能層的能級排到一起，即該原子的電子排布式為_______________________。1s22s22p21s22s22p61s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s1二、電子排布式1s22s22p63s23p63d64s219K1s22s22p63s23p6

4s1Ar簡化K：[Ar]4s1[Ｘ]簡稱“原子實”①方括號[]里的符號的意義是：該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)②方括號后的電子層稱為價電子層(3)簡化電子排布式二、電子排布式26Fe1s22s22p63s23p63d64s2Ar簡化Fe：[Ar]3d64s2Fe：[Ar]3d64s2（1）“價電子層”定義：為突出化合價與電子排布的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。（2）價電子的位置：①對于主族元素和零族元素來說，價電子即最外層電子。表示方法：nsx或nsxnpy

②對于副族和第VIII族元素來說，價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子3、價層電子排布式二、電子排布式如：Cl的價層電子排布式為3s23p5；化合價為-1、+7…如：Mn的價層電子排布式為3d54s2。

化合價為+7,+2….（1）按構(gòu)造原理寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡的基態(tài)原子的最外層電子排布；除氦外它們的通式是什么？He:1s2

Ne:2s22p6

Ar:3s23p6Kr:4s24p6

Xe:5s25p6

Rn:6s26p6通式：ns2np6（3）為突出化合價與電子排布式的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層（簡稱價層）。例如，F(xiàn)e的簡化電子排布式為[Ar]3d64s2，價層電子排布為3d64s2。元素周期表只給出價層電子排布。請從書中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的價層電子排布。Na：3s1

Al：3s23p1Cl：3s23p5Mn：3d54s2Br：4s24p5思考與交流P11(1)判斷該原子變成離子時會得到電子或失去電子數(shù)。(2)原子失去電子時，總是優(yōu)先失去最外層電子。（一般來說，主族元素只失去最外層電子，而副族和第Ⅷ族元素可能會進一步失去內(nèi)層電子。）(3)原子得到電子形成陰離子時，得到的電子填充在最外層的能級上。(4)離子最外層電子可能超過8個如：Cl－

電子排布式為1s22s22p63s23p6Zn2+電子排布式為1s22s22p63s23p63d104、離子的電子排布式的書寫：二、電子排布式1.按要求填空:(1)基態(tài)B原子的電子排布式為

。

(2)基態(tài)N原子的價電子排布式為____________。

(3)Se原子序數(shù)為______,其核外M層電子的排布式為_________。

(4)Li3N晶體中氮以N3-形式存在,基態(tài)N3-的電子排布式為____________。

(5)寫出基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式：

。

1s22s22p1或[He]2s22p12s22p3343s23p63d101s22s22p61s22s22p63s23p63d104s24p1

C2.某元素原子3d軌道上有5個電子，則該原子最外層電子的排布可能是（

）A.4s1B.4s24p1C.4s24p3D.3s23p63d5

A思考:宏觀物體與微觀物體（電子）的運動有什么區(qū)別?宏觀物體的運動特征：

宏觀物體的運動可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；可以描畫它們的運動軌跡。微觀物體的運動特征：

核外電子質(zhì)量小(只有9.11×10-31kg)，運動空間?。ㄏ鄬τ诤暧^物體而言），運動速率大(近光速)；無確定的軌道，無法描述其運動軌跡；不能同時準確的測定其位置和速率。思考1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在

上繞核運行。線性軌道1922年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者然而，1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。氫原子模型1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤提出：可以用一個數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運動狀態(tài)，為近代量子力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?dinger)核外電子的運動特點量子力學(xué)指出：一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運動，而是在核外空間各處都可以出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同。(核外電子運動空間的不確定性與概率)薛定諤方程1、概率密度

ρ=

（電子在某處出現(xiàn)的概率）（該處的體積）氫原子1s電子的概率密度分布圖——核外電子的概率密度分布（看起來像一片云霧）一、電子云（1）定義：電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述。2、電子云①小黑點表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度。②小點越密，表明概率密度越大。（2）注意：

將電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率P＝90%

的空間圈出來，繪制電子云的輪廓圖，便可描繪電子云的形狀。氫原子的1s電子云輪廓繪制過程xyz一、電子云3、電子云輪廓圖電子云圖難繪制電子云輪廓圖1、定義：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__________。2、表示：常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向。

各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。（1）s能級：只有____個原子軌道，呈_______球形原子軌道1二、原子軌道3、軌道數(shù)：xyzp電子的原子軌道：呈_______啞鈴形（2）p能級:有____個原子軌道，相對于x、y、z軸_____，它們相互垂直。對稱3二、原子軌道3、軌道數(shù)：p能級有3個軌道，能量相同，取向不同，稱為簡并軌道d能級原子軌道（5個）f能級原子軌道（7個）二、原子軌道能層能級原子軌道數(shù)原子軌道名稱原子軌道形狀取向K1s11s球形-L2s12s球形-2p32px、2py、2pz啞鈴形相互垂直M3s13s球形-3p33px、3py、3pz啞鈴形相互垂直3d5---【歸納總結(jié)】能層、能級和原子軌道之間的關(guān)系（P14）二、原子軌道②不同能層的同種能級的原子軌道形狀

，只是半徑

。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑

，能量越高。④原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道為

個?！痉治鯬14表1-2】n2相同不同越大③p能級有

個原子軌道，它們互相垂直。在同一能層中px、py、pz的能量

，取向不同。同一能級中的軌道能量相等，稱為簡并軌道3相同①能級與原子軌道數(shù)目的關(guān)系能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目1357

每個原子軌道中最多可容納兩個電子，那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？鈉原子光譜實驗斯特恩-蓋拉赫實驗（1921年）只有1個最外層電子的堿金屬原子光譜會在光譜里呈現(xiàn)雙線只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束提出猜想

：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運動狀態(tài)1925年：“電子自旋”概念的提出(1)電子自旋的取向：順時針和逆時針兩種取向1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實驗事實提出假設(shè)：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。(2)符號表示：自旋相反：↑↓(箭頭方向相反);

自旋平行：↑↑或↓↓(箭頭方向相同)①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。

②能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運動狀態(tài)。1.電子自旋與泡利原理③一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子即：原子核外的每個電子的運動狀態(tài)不同(n個電子含n種運動狀態(tài))。電子排布圖模型：理論支持

核外電子在原子軌道中的排布應(yīng)該如何表示？1s22s22p4O電子排布式電子排布圖(軌道表示式)：表述電子排布的一種圖示，能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況和自旋方向。電子排布圖書寫方法：先寫出電子排布式(整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致)；再用一個方框(也可用圓圈〇)表示一個原子軌道，能量相同的原子軌道(又稱簡并軌道)的方框相連，s軌道為

，p軌道為,d軌道為

；不同能級中的

要相互分開。用箭頭“↑”或“↓”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。能量相同的原子軌道(1)簡并軌道：

。(2)電子對：

。(3)單電子：

。(4)自旋平行：

。(5)在氧原子中，有

對電子對，有

個單電子。(6)在氧原子中，有

種空間運動狀態(tài)，有

種運動狀態(tài)不同的電子。同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子一個原子軌道中若只有一個電子箭頭同向的單電子稱為自旋平行32582.泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）。一個原子軌道里填多少

“不相容”是指同一個原子軌道不能容納2個自旋取向相同的電子。如：He1s21s1s??電子排布圖模型：理論支持

基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占且自旋平行。3.洪特規(guī)則簡并軌道間怎么填

注意：①洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子。

②洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言的，并不適用于電子填入能量不同的軌道。弗里德里?！ず樘睾樘匾?guī)則特例全空、半充滿、全充滿時相對穩(wěn)定

有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差(涉及不同能級)。因為能量相同的原子軌道（同一能級）在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Cr：1s22s22p63s23p63d54s1√Cu：1s22s22p63s23p63d94s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s1√電子排布圖模型：理論支持

3.能量最低原理

①原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。②

當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、

全空(p0、d0、f0)時原子的能量最低。在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地先占據(jù)能量低的原子軌道，然后依次進入能量高的軌道，使整個原子的能量最低。對于1～36號元素來說，應(yīng)重點掌握和記憶“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”這一順序。原因：整個原子的能量有核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。電子排布圖模型：理論支持

個例分析：請同學(xué)們畫出氧原子核外的電子排布圖＋8261s22s22p4O1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p①②③④⑤⑥⑦⑧⑨電子排布圖模型：初步構(gòu)建

??(違反

)；能量最低原理(違反

)；能量最低原理??(違反

)；泡利原理(違反

)；泡利原理??(違反

)；(違反

)；洪特規(guī)則洪特規(guī)則1s2s2p習(xí)慣性約定：先上后下，先左再右?表示方法原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式簡化電子排布式價電子排布式電子排布圖價電子排布圖以硫(S)為舉例S：1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p4S：3s23p4基態(tài)原子核外電子排布的表示方法S：七圖式

1、基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為____________，

該能層具有的原子軌道數(shù)為_______、電子數(shù)為_______。M

9

4

2、第N能層所含能級數(shù)、原