化学选修三 原子结构

第一节原子结构能层和能级1、能层根据多电子原子的核外电子的能量不同，按能量的差异将核外电子分成不同的能层（n表示能层）。能层用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。各电子层最多容纳的电子数为2n2想一想：能层和电子层是什么关系？2、能级在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。不同能量的电子分成不同的能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：能层KLMN能级：1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多电子数：2262610261014⑴同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)﹤E(p)﹤E(d)﹤E(f)⑵任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，依次类推。下列能级符号正确的是：()A、5sB、2dC、3fD、6pA、D构造原理和电子排布式1、构造原理构造原理：随着原子序数的递增，绝大多数元素的基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…(如图所示)。构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能够使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。有兴趣的同学可以阅读有关屏蔽效应和钻穿效应的内容了解产生“能级交错”的原因。注意：从图中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(4s)﹤E(3d)、E(5s)﹤E(4d)、E(6s)﹤E(5d)、E(7s)﹤E(6d)、E(5p)﹤E(4f)、E(6s)﹤E(4f)…比较多电子原子能级的能量大小关系(1)2s4s;(2)3p3d;(3)3d4s;(4)4d5d;(5)2p3s;(6)4d5f。﹤﹤﹤﹤﹤﹥2、电子排布式概念：在能级符号右上角用数字表示该能级上排布的电子数，这种表示原子核外电子排布的式子叫做电子排布式，如钠的电子排布式为（1）1s22s22p63s1。（2）[Ne]3s1书写电子排布式时，可以把内层电子已达到稀有气体结构以稀有气体的元素符号外加方括号表示。试写出铁的电子排布式。注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按照填充顺序写。因此，铁的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2写出下列原子的电子排布式；（1）29Cu——————（2）１６S——————（3）34Se——————（4）20Ca——————（5）24Cr——————（6）30Zn——————答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1;(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4;(4)1s22s22p63s23p64s2(5)1s22s22p63s23p63d54s1;(6)1s22s22p63s23p63d104s2基态与激发态、光谱基态：最低能量状态。处于最低能量状态的电子称为基态原子。如基态钠原子电子排布为1s22s22p63s1激发态：较高能量状态(相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。例如：钠原子的电子排布式若为1s22s22p53s2，则说明2p能级上的电子吸收了能量跃迁到3s能级上，此时钠原子处于激发态。若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（）A、该元素基态原子中共有3个电子B、该元素原子核外有5个电子层C、该元素原子最外层共有3个电子D、该元素原子M能层共有8个电子B当镁原子由1s22s22p63s2变为1s22s22p63p2时，以下认识正确的是（）A、镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B、镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C、转化后位于p能级上的电子的能量与转化前相比能量降低D、转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似A光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）或释放（激发态→基态）能量，光是电子释放的能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。电子云和原子轨道1、电子云概念：电子在原子核外的运动可以用电子在核外空间出现概率的大小来描述。通常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。这种形象地描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。1s轨道的电子云示意图2、原子轨道概念：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道。s电子的电子云轮廓图xyzxyzxyzpxpypz由图象可知：1、s电子的原子轨道是球形的，p电子的原子轨道是纺锤形的。2、能层序数n越大，原子轨道的半径越大。3、不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。此外，你还能获得什么信息？我们已经知道：ns能级最多能容纳2个电子，np能级最多能容纳6个电子。从图中我们了解到ns能级有一个原子轨道；np能级有三个原子轨道。两者之间有没有什么关系呢？泡利原理和洪特规则1、泡利不相容原理原理内容：每个原子轨道组多只能容纳两个自旋方向相反的电子（用“↑↓”表示），即每个原子轨道里不能同时存在两个完全相同的电子。2、洪特规则内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。电子排布图和电子排布式一样，都是用来表示核外电子排布情况的。而且，更加直观。表示方法：用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。如11Na的电子排布图为↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s原子核外电子排布遵循什么原理？泡利原理、洪特规则和能量最低原理写出24号元素的电子排布式24号元素为铬，根据构造原理，可知铬的电子排布式为【Ar】3d44s2，但是铬的电子排布式其实为【Ar】3d54s1，这是因为【Ar】3d54s1比【Ar】3d44s2更稳定，这就是洪特规则特例。洪特规则特例内容：在同一能级上的电子排布为全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。第四周期中还有哪个元素的电子排布也是属于洪特规则特例？你能写出它的电子排布式吗？某主族元素的原子，M能层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数为（）A、只能是7B、只能是15C、11或15D、11或13C人们常将在同一个原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子称为“电子对”；将在同以原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下关于主族元素原子的‘“未成对电子”的说法，错误的是（）A、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”B、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”C、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”D、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”B、D下列说法正确的是（）A、基态原子是处于最低能量状态的原子B、基态C原子的电子排布式是1s22s12p3C、焰色反应是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱D、同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量A、D