【华一课件】(选修三)第一章《原子结构与性质》

第一章原子结构与性质第一节原子结构华师一附中高一年级科学家们经过近一个世纪的研究，已经基本揭开了原子结构的面纱。原子原子核质子中子MAZ(几乎集中原子的全部质量)(Z个)(Z个)[(A－Z)个](其运动空间几乎占据了原子的整个体积)电子原子结构的了解2．原子核外电子的排布在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。（1）能层与能级能层一二三四五六七符号KLMNOPQ最多容纳电子数28183250每一个能层最多可容纳的电子数：2n2能层（电子层）KLMNO+能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能级（电子亚层）在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，可以把它们分成能级。最多容纳电子数2262610261014①任一能层的能级数等于该能层的序数，依次用ns、np、nd、nf等表示④不同能层中，能级的能量高低是1s2s3s4s….2p3p4p…③不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同②以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的的最多电子数依次为2、6、10、141、3、5、7……的二倍。⑤在同一能层中，能级的能量高低是nsnpndnf……能级分裂【问题解决】1．比较下列多电子原子的不同能层中能级的能量高低（1）1s、3d（2）3s、3p、3d（3）2p、3p、4p1s3d3s3p3d2p3p4p2．将下列多电子原子的能级按照能量由高到低的顺序排列1s、4p、2s、3s、5f、4s5f4p4s3s2s1s（2）多电子原子的核外电子排布－－构造原理2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7p1s能量升高能级交错——能级能量高低的顺序能量升高4s3d4p5s4d5p各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数增加而增加的电子填入能级的顺序①电子排布式表示该能级填充的电子数目能级虽先排4s后排3d，但电子排布式中先写3d，后写4s。26Fe（铁）电子排布式中最后2个能级应写为3d64s2，而不能写成4s23d6。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。失电子的顺序：从外层到内层逐渐失去能层Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Fe2+：1s22s22p63s23p63d6Fe3+：1s22s22p63s23p63d5原子序数元素名称元素符号电子排布KLMN1氢H2氦He3锂Li4铍Be5硼B6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s11s22s11s21s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6要求熟练书写1～36号元素原子的电子排布式原子序数元素名称元素符号电子排布KLMN11钠Na12镁Mg13铝Al14硅Si15磷P16硫S17氯Cl18氩Ar1s22s22p63s11s22s22p63s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6原子序数元素名称元素符号电子排布KLMN19钾K20钙Ca21钪Sc22钛Ti23钒V24铬Cr25锰Mn26铁Fe27钴Co28镍Ni1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2原子序数元素名称元素符号电子排布KLMN29铜Cu30锌Zn31镓Ga32锗Ge33砷As34硒Se35溴Br36氪Kr1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p61s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2【思考】是否所有元素的基态原子的电子排布都遵循构造原理？铬、铜、银、金等【练习】请写出K+、S2-、Cu2+离子的电子排布式？K+：1s22s22p63s23p6S2-：1s22s22p63s23p6Cu2+：1s22s22p63s23p63d9【练习】请写出14、24、26、31号元素的简化电子排布式？K的简化电子排布式：[Ar]4s1②简化电子排布式表示Ar(前一周期的稀有气体)的电子排布（原子实）K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s114Si：[Ne]3s23p224Cr：[Ar]3d54s126Fe：[Ar]3d64s231Ga：[Ar]3d104s24p1③外围电子排布式化学反应中，原子的外围电子发生变化，而“原子实”不受影响。所以描述原子核外电子排布式时可省去“原子实”，仅写出原子的外围电子排布式（对于主族元素的原子，外围电子又称价层电子或价电子）。K原子的外围电子排布式：4s1Fe原子的外围电子排布式：3d64s2（3）能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。处于最低能量状态的原子基态原子：激发态原子：基态原子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未电离的状态。一般是指电子激发态①基态与激发态基态激发态吸收能量释放能量光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一吸收光谱发射光谱②原子光谱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，总称原子光谱。——核外电子的跃迁Li、He、Hg发射光谱Li、He、Hg吸收光谱【思考】下面是部分元素的发射光谱和吸收光谱：（2）为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同（1）同一元素发射光谱和吸收光谱有什么差异？一些元素的线状光谱光谱分析：利用原子光谱的特征谱线鉴定元素。③光谱分析方法的建立1853年发明本生灯温度达2300℃，且没有颜色本生利用本生灯研究各种金属盐类在火焰中呈现不同颜色的现象3．原子核外电子的运动特征如何描述核外电子的运动？（1）电子云－－核外电子运动的形象描述小黑点表示在该核外空间的单位体积内电子出现的概率运动区域距离核近，电子出现机会大；运动区域距离核远，电子出现机会小；（2）原子轨道：50%90%绘制电子云的轮廓图的方法：等密度面电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，把这种电子云轮廓图称为原子轨道s能级的原子轨道图（球形）①ns能级只有一个原子轨道，球形②n越大，原子轨道半径越大p能级的原子轨道图（纺锤形）①np能级有三个能量相等的原子轨道，px、py、pz，纺锤形，相互垂直。②n越大，原子轨道半径越大2p3p+现代原子结构模型原子轨道能级spdf原子轨道数13571s2s3s4s5s2p3p4p5p3d4d5d4f5f5g能级组6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s1s2s3s4s5s6s能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”（3）核外电子的排布原则①能量最低原理多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。－－自然界的普适规律②泡利原理1个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。用↑↓表示自旋方向自旋顺时针逆时针能级spdf原子轨道数1357最多容纳电子数261014能层（n）12345符号KLMNO能级sspspdspdfspdfg轨道113135135713579轨道容纳电子数226261026101426101418最多容纳电子数28183250原子核外电子的排布：③洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。总能量最低－－能量最低原理的特例推论：当轨道被电子半充满或全充满时最稳定。【思考】从洪特规则解释Cr和Cu的核外电子排布？即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定（4）电子排布图（轨道表示式）：核外电子运动状态的描述：能层、能级、原子轨道、自旋方向例．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（）A．：B．C．1s2D．HeD↑↓LiBeBC↑↓1s2s↑↓↑↑↓↑↓1s2s↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑2p1s2sNO↑↓↑↓1s2s↑↑↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑↑↓2pFNe↑↑↑↓↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓1s2s2p↑↑↑↓↓↓↑↓【思考】请写出第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）？【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式？【练习】请写出第四周期元素的电子排布的轨道表示式O↑↓2s↑↑↑↓2pF↑↑↑↓↓2s2p↑↓【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式？C↑↓2s↑↑2p区别原子的电子式、原子结构示意图、核外电子排布式、电子排布图（轨道表示式）。轨道表示式电子排布式原子结构示意图电子式↑↑1s2s2p↑↓↑↓1s22s22p2+624C····以C为例:简化电子排布式[He]2s22p2第二节原子结构与元素的性质一、原子结构与元素周期表元素周期表的发展历史1829年德国化学家德贝莱纳三素组1864年英国化学家纽兰兹八音律1869年俄国化学家门捷列夫第一张元素周期表1905年瑞士化学家维尔纳制成维尔纳长式元素周期表1913年英国物理学家莫斯莱元素周期表中的原子序数是原子的核电荷数TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc元素周期表对元素的分类：主族元素副族元素短周期元素长周期元素金属元素非金属元素前三周期，1～18号后四周期，18号以后长周期和短周期元素共同组成长周期元素单独构成22种90多种原子序数元素名称元素符号电子排布3锂Li11钠钠19钾K37铷Rb55铯Cs1s22s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s1碱金属的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1[Xe]6s1[He]2s1[Ne]3s1[Ar]4s1[Kr]5s1每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层。随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体。元素周期系的形成是元素原子核外电子排布发生周期性的重复。能级组6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s每个能级组相当于元素周期表中的一个周期1、周期与能级组各周期所含元素的种数等于相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和。周期相应能级组中所含能级最多容纳电子数元素种类金属元素数目11s22s2p33s3p44s3d4p55s4d5p66s4f5d6p288181832288181832023141530【思考】写出每个周期开头元素和结尾元素的最外层电子的排布式的通式？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？2、周期表中的族与原子的电子排布原子核外电子的排布：按构造原理从能量低到能量高逐层排布失电子的顺序：