1.1.1能層與能級基態(tài)與激發(fā)態(tài)課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)人教版高中化學(xué)選必二能層與能級構(gòu)造原理基態(tài)與激發(fā)態(tài)目錄0304原子結(jié)構(gòu)模型01能層與能級0204基態(tài)與激發(fā)態(tài)構(gòu)造原理葡萄干面包模型1897年，湯姆生在原子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了電子，人們終于拋棄了原子不可分割的陳舊觀念。1911年，盧瑟福通過精密的實(shí)驗(yàn)證明在原子中心有一個極小的核，電子繞核做高速旋轉(zhuǎn)。核式模型1904年

1911年

構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是不可再分的實(shí)心球體。實(shí)心球模型1803年

18世紀(jì)末，隨著工業(yè)革命的發(fā)展，對物質(zhì)化學(xué)成分和化學(xué)反應(yīng)過程的研究需要深入到物質(zhì)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域人類認(rèn)識原子的歷史是漫長的，也是無止境的。1913年

電子分層排布模型丹麥科學(xué)家玻爾

研究了氫原子的光譜后，根據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn)，大膽突破傳統(tǒng)思想的束縛，提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型(1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動，這些軌道稱為原子軌道。

核外電子在原子軌道上運(yùn)動時，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是不連續(xù)的。(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。獲得了1922年的諾貝爾物理學(xué)獎資料在線1869年俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律→1920年丹麥科學(xué)家波爾提出了構(gòu)造原理，即從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入原子核外“殼層”的順序→開啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋元素周期律的篇章→1925年波爾的“殼層”落實(shí)為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復(fù)雜的原子光譜得以詮釋→1936年馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實(shí)為依據(jù)的完整的構(gòu)造原理PART01·能層與能級·原子核外電子是分層排布的。原子結(jié)構(gòu)示意圖

Na不同的電子層，其能量是不同的。KLM能層離核越遠(yuǎn)的電子，

能量

。越高能層(1)核外電子按_________分成能層。(2)能層用n表示。符號：第一、二、三、四、五、六、七能層可分別用K、L、M、N、O、P、Q表示。能量不同高電子層數(shù)一二三四五六七符號KLMNOPQ每層最多容納電子數(shù)281832507298(3)n值越大，能量越高，電子的能量越___；能量的高低順序?yàn)镋(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同。還可以把一個能層分為不同能級。

【例】：K層中只有1s能級，L層中有2s和2p能級2.能級（level）一、能層與能級（1）概念：（3）各能級最多容納的電子數(shù)：任一能層的能級總是從s能級開始，能級符號的順序是ns、np、nd、nf......(n為能層序數(shù))。能級數(shù)=能層序數(shù)。(2)表示方法：分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f等表示。能級(4)能級用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f……組合在一起來表示，如n能層的能級按能量由低到高的順序排列為__、___、___、__等。nsnpndnfE(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……能級(5)s、p、d、f能級可容納的電子數(shù)為1、3、5、7的___倍。(6)不同能層中同一能級，能層數(shù)越大，能量越高。例如：1s<2s<3s<4s……二能層(n)一二三四五六七……符號KLMNOPQ……能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……………………最多電子數(shù)22626102610142……………………281832………………2n2能層與能級——課本P7思考與討論1.一個能層的能級數(shù)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？能層序數(shù)(n)等于該能層所包含的能級數(shù)，如第三能層有三個能級：3s、3p、3d。一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2。2.以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所容納的最多電子數(shù)是否相同？最多容納的電子數(shù)為s能級：2，p能級：6，d能級：10，f能級：14；3d、4d、5d能級所容納的最多電子數(shù)相同。能層與能級——課本P7思考與討論3.第五能層最多可容納多少個電子？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。)第五能層最多容納50個電子；它們分別容納在5s、5p、5d、5f等5個能級中；各能級最多容納的電子數(shù)分別為2、6、10、14和18。能層與能級——課堂練習(xí)1.原子核外的某一能層最多能容納的電子數(shù)目為18，則該能層是能層能層能層能層√能層與能級——課堂練習(xí)2.下列說法正確的是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2n2√

能層序數(shù)

2規(guī)律及注意事項2n2ns、np、nd、nf2s、2p3s、3p和3d1s1、3、5、7⑥在相同能層各能級能量由低到高的順序是___________________________

<m>___。不同能層中同一能級，能層數(shù)越大，能量越高。例如：______________________________E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)正誤判斷

×√××√×（8）同一原子中，同一能層同一能級的電子能量一定相同。()√（7）同一能層的電子能量一定相同。()×課堂練習(xí)2、下列說法正確的是()A．原子核外的每個能層最多可容納的電子數(shù)為n2B．任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)C．同是s能級，在不同的能層中最多容納的電子數(shù)是不相同的D．不同能層中含有的能級數(shù)相同B

B

APART02·構(gòu)造原理與電子排布式·要求熟練書寫1～36號元素名稱及元素符號構(gòu)造原理與電子排布式構(gòu)造原理與電子排布式——核外電子的填充規(guī)律

以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構(gòu)造原理。

絕大多數(shù)原子核外電子的填充順序符合構(gòu)造原理中的能級順序。但也有少數(shù)例外，如：

Cr、Cu能層每一行對應(yīng)一個________。能級每個小圈表示一個________。連線方向：表示_____________________。電子填入能級的順序1、構(gòu)造原理4f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s構(gòu)造原理與電子排布式

能級交錯：電子填充是按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d→4s的順序隨著電荷數(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的，電子是按能量由低到高的順序填充的，這種現(xiàn)象被稱為能級交錯。從第三能層開始出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，

；

ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np能層序數(shù)大，但能級的能量不一定高。部分能級有交錯現(xiàn)象。[思考]為什么K原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖不是,而是?K原子在排滿第二層后，先排布3s、3p能級，3d能級能量高于4s能級，故最后一個電子排入4s能級而不是3d能級,所以它的原子結(jié)構(gòu)示意圖是

。構(gòu)造原理與電子排布式電子排布式將

上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級符號

，并按照能層從左到右的順序排列的式子叫電子排布式。能級右上角如氮原子的電子排布式為電子數(shù)能級電子填滿了一個能級，開始填入下一個能級。從

H到C的基態(tài)原子電子排布式如下:

1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2

氫氦鋰鈹

硼

碳電子排布式書寫要求：充入電子時按構(gòu)造原理，而書寫時按能層次序Sc：1s22s22p63s23p63d14s2書寫順序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……電子填充順序(構(gòu)造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……1-36號元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式KLMNO1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s22s14鈹Be1s22s25硼B(yǎng)1s22s22p16碳C1s22s22p27氮N1s22s22p38氧O1s22s22p4原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式KLMNO9氟F1s22s22p510氖Ne1s22s22p611鈉Na1s22s22p63s112鎂Mg1s22s22p63s213鋁Al1s22s22p63s23p114硅Si1s22s22p63s23p215磷P1s22s22p63s23p316硫S1s22s22p63s23p4原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式KLMNO17氯Cl18氬Ar19鉀K

20鈣Ca

21鈧Sc22鈦Ti

4s1

4s2

4s2

3d11s22s22p63s23p51s22s22p63s23p61s22s22p63s23p61s22s22p63s23p61s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d24s2原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式KLMNO23釩V24鉻Cr25錳Mn26鐵Fe27鈷Co28鎳Ni29銅Cu30鋅Zn1s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d104s2原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式KLMNO31鎵Ga32鍺Ge33砷As34硒Se35溴Br36氬Ar1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p62)簡化電子排布式【練一練】寫出下列基態(tài)原子的簡化電子排布式①14Si：______________；

②19K：_________________；③21Sc：_____________；

④26Fe：_______________。[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s2稀有氣體的原子序數(shù)非常重要！電子排布式電子排布式可簡化為[Ne]3s1。Na的核外電子排布式為：1s22s22p63s1為了避免電子排布式過于繁瑣，我們可以把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，

以相應(yīng)稀有氣體元素符號外加方括號來表示。2.根據(jù)構(gòu)造原理，寫出下列基態(tài)原子的核外電子排布式和簡化電子排布式。(1)8O：____________________；(2)14Si：________________________；(3)18Ar：_________________________；(4)19K：________________________；(5)21Sc：_____________________________；(6)26Fe：_____________________________。1s22s22p4、[He]2s22p41s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p21s22s22p63s23p6、[Ne]3s23p61s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s11s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s21s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2課堂練習(xí)構(gòu)造原理與電子排布式電子排布式的書寫電子填充:

依據(jù)構(gòu)造原理書寫電子排布式：按能層序號由低到高;構(gòu)造原理E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)相同能層：同類能級：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)能級交錯【注意】20號以后的元素，要注意能級交錯現(xiàn)象;PART03·基態(tài)與激發(fā)態(tài)·基態(tài)與激發(fā)態(tài)(1)基態(tài)原子：處于_____________的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子_____能量，電子躍遷到_____能級，變成激發(fā)態(tài)原子。最低能量狀態(tài)吸收較高激發(fā)態(tài)KLMN能量基態(tài)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)乃至基態(tài)時，將釋放能量。光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。光KLMN激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)與激發(fā)態(tài)——注意事項一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。激發(fā)態(tài)原子釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子時，其能量可轉(zhuǎn)化為可見光，如：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光……電子的躍遷是物理變化（未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移）。節(jié)日燃放的焰火激光筆LED燈霓虹燈能夠發(fā)出五顏六色的光：

霓虹燈燈管中裝載的氣體不同，在高壓電的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色不同。例如：在充有氖氣的霓虹燈能發(fā)出紅光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是通電后在電場作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級，且處在能量較高的能級上的電子會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段，就看到紅色光。類似的，通電后的氬氣發(fā)出藍(lán)光等。焰色試驗(yàn)中，一些金屬元素呈現(xiàn)不同焰色的原因：焰色試驗(yàn)是電子躍遷的結(jié)果，焰色反應(yīng)發(fā)生的過程：不同元素原子的電子發(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吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。3.原子光譜二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量形成吸收光譜形成發(fā)射光譜電子躍遷（1）概念：鋰、氦、汞的發(fā)射光譜

鋰、氦、汞的吸收光譜

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)吸收光譜發(fā)射光譜二