原子结构与核外电子排布.

第一节原子结构第1章物质结构元素周期律一、原子结构1.原子分子论的发展（1）古代原子论中国墨子留伯基德谟克利特古希腊一、原子结构1.原子分子论的发展（2）科学原子论英国化学家道尔顿（JohnDalton1766—1844）【法】拉瓦锡质量守恒定律【法】普鲁斯特定比定律……【英】道尔顿原子论1.原子是不可分割的最小微粒；2.原子是微小的实心球体3.同种元素的原子的性质和质量均相同原子论改进者，意大利化学家阿伏伽德罗。（A．Avogadro,1776—1856）1808年英国道尔顿模型1897年英国汤姆逊模型1878年克鲁克斯发现电子（3）原子模型的发展1909年至1911年，英国物理学家卢瑟福和他的合作者通过α粒子散射实验，提出了原子结构的核式结构学说。卢瑟福行星模型：原子核处于原子的中心，直径很小，集中了原子的几乎全部质量；而带负电的电子就象行星环绕太阳一样环绕带正电的原子核运动。玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。玻尔理论要点:①电子只能在一些特定的轨道上运行，能量为En；②电子在特定轨道上运行时，不发射也不吸收能量；③当电子从一个具有较高能量的轨道跃迁到具有低能量的轨道时，就要发射出能量，反之吸收。2.原子结构的表示二、相关概念1.“六数”质子数中子数核电荷数核外电子数原子序数质量数2.“三素”元素：同位素：核素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子3.两个等量关系核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数核素的相对原子质量≈原子质量数质子数+中子数=质量数4.两种相对原子质量同位素的相对原子质量：元素的相对原子质量：该元素各种核素原子的相对原子质量的加权平均值。该核素一个原子的质量与12C原子质量的1/12的比值。5.两种近似相对原子质量同位素的近似相对原子质量：元素的近似相对原子质量：该元素各种核素原子的质量数的加权平均值。该核素的质量数。•互为同位素的核素化学性质基本相似•天然存在的同位素，相互间保持一定的比例注意：⑴运动微粒（电子）的质量很小⑵运动速度极高⑶运动范围极小1.核外电子运动的特征二、原子中的电子2.电子运动与普通物体的差别(1)不能指出电子在某时刻的确切位置(2)不能描述电子的运动轨迹(3)只能指出它在原子核外空间出现机会的多少。(1)用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。(2)电子云是电子在核外作无规律运动的统计结果。(3)用小黑点的疏密来表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少。3.电子云4.核外电子运动状态（1）分层排布原子核外的电子壳层可看作是能量一定的“壳层”，简称为能层或轨道。（根据能量分层）在各能层中填充电子后，就称为电子层由内向外依次为1、2、3…或K、L、M…，能量依次升高。依据核外电子的能量不同：离核远近：近远能量高低：低高1234567KLMNOPQ（2）核外电子排布规律a.通常状况下电子总是尽先占据能量最低的能层，只有这些轨道占满后，电子才能依次进入能量较高的轨道。b.每个电子层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)，最外层电子数不超过8个，次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。1~18号元素原子结构示意图CompanyLogo能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。CompanyLogo能层KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d…最多容纳电子数226261026101426…281832…CompanyLogo【学与问】2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？能层最多可容纳的电子数为2n2个。【学与问】1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第3能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。以s、p、d、f······排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍!CompanyLogo【学与问】3.英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数是否相同？不同能级中的s级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。CompanyLogo①能层的能级数等于该能层序数。②任一能层的能级总是从s能级开始。③在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：ns＜np＜nd＜nf…总结：CompanyLogo2.原子轨道：即电子云轮廓图电子云形状①s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；②p电子云呈哑铃形(或纺锤形)；③d电子云是花瓣形；④f电子云更为复杂。CompanyLogo原子轨道图CompanyLogoS能级的原子轨道图*S能级的原子轨道是球形对称的*能层序数n越大,原子轨道半径越大CompanyLogoxyzxyzP能级的原子轨道图xyz*P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。CompanyLogoS能级的原子轨道图CompanyLogoP能级的原子轨道图CompanyLogod能级的原子轨道图CompanyLogoA．前者大于后者B．后者大于前者C．前者等于后者D．无法确定B练习：在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量()CompanyLogo问题探究根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？猜想一：1s22s22p63s23p63d1猜想二：1s22s22p63s23p64s1CompanyLogo能级交错CompanyLogo三、构造原理与电子排布式构造原理：随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。CompanyLogo76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核外电子填充顺序图构造原理：1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6dCompanyLogo问题解释：猜想一：1s22s22p63s23p63d1猜想二：1s22s22p63s23p64s1CompanyLogoCompanyLogo构造原理中排布顺序的实质(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：ns＜np＜nd＜nf(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4d(3)不同层不同能级可由下面的公式得出:ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np(n为能层序数)-----各能级的能量高低顺序CompanyLogo2、根据2n2的规律推算第一到第四电子层最多可以容纳的电子数目为。1、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A．1s、2p、3d、4sB．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3pD．4p、3d、4s、3p2、8、18、32C练习：CompanyLogo钙Ca1s22s22p63s23p64s2钙Ca想一想+20第1层第2层第3层K层L层M层2882N层第4层CompanyLogo4、电子排布式：氢H钠Na铝Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p11s1用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。CompanyLogo原子结构示意图电子排布式Li:1s22s1练一练请写出4~10号元素原子的电子排布式。CompanyLogo4铍Be5硼B6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6CompanyLogo【练习】试书写N、Cl、K、26Fe原子的核外电子排布式。问题：为什么Fe的化合价有+2价和+3价？Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d64s2CompanyLogo鲍林（Pauling），卓越的美国化学家。主要研究结构化学，曾获1954年诺贝尔化学奖和1963年诺贝尔和平奖。CompanyLogo练习：请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：（1）Ne。（2）S。（3）29Cu。（4）32Ge。1s22s22p61s22s22p63s23p41s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p2CompanyLogo练习：请写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。钪Sc：；钛Ti：；钒V：；铬Cr：；锰Mn：；铁Fe：；钴Co：；镍Ni：；1s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2CompanyLogo练习：请写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。铜Cu：；锌Zn：；镓Ga：；锗Ge：；砷As：；硒Se：；溴Br：；氪Kr：；1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6CompanyLogo1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124号铬：29号铜：练习：1～36号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？CompanyLogo注意CompanyLogo原子的简化电子排布：原子实[Ne]3s1练习：写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构Na的简化电子排布：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2O：Si：Fe：CompanyLogo下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar1s22s22p63s23p6BC练习1：CompanyLogo练习2：(1)电子排布式为1s22s22p63s23p6某原子，则该元素的核电荷数是____________(2)某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是____________18第3周期，第VIA族CompanyLogo4．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是()A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)3．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是()A+1B+2C+3D-1CA5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Al1s22s22p63s23p1B.O2-1s22s22p6C.Na+1s22s22p6D.Si1s22s22p24.下列表达方式错误的是()A.甲烷的电子式B.氟化钠的电子式C.硫离子的核外电子排布式1s22s22p63s23p4D.碳－12原子符号126CDCCompanyLogo小结元素符号电子式电子排布式结构示意图简化的电子排布式外围电子排布式CaCompanyLogo思考题：原子核外电子在排布时，最外层为什么不超过