人教版高中化学选修三1.1《原子结构》ppt课件.ppt

第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构 （第（第2 2课时）课时）三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 构造原理：构造原理：P P5 5随原子核电荷随原子核电荷数递增，绝大数递增，绝大多数原子核外多数原子核外电子的排布遵电子的排布遵循如右图的排循如右图的排布顺序，这个布顺序，这个排布顺序被称排布顺序被称为为构造原理构造原理。【思考思考】：有何规律？有何规律？76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图构造原理：构造原理：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；规律规律 5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d各能层能级能量关系各能层能级能量关系 能级交错能级交错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：(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：(3)不同层不同能级可由下面的公式得出:-各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p;3d4dns(n-2)f(n-1)dnp(n为能层序数为能层序数)1、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A1s、2p、3d、4sB1s、2s、3s、2pC2s、2p、3s、3pD4p、3d、4s、3pC练习：练习：电子排布式：电子排布式：氢氢 H H钠钠 Na Na 铝铝 AlAl1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 11s1s1 1用数字在能级符号右上角表明该能级上的用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。排布的电子数。原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电子排布式Li:1s22s1练一练练一练请写出请写出4 41010号元素原子的电子排布式。号元素原子的电子排布式。4铍铍Be5硼硼B6碳碳C7氮氮N8氧氧O9氟氟F10氖氖Ne1s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6【练习练习】试书写试书写N N、ClCl、K K、2626FeFe原子的核外电原子的核外电子排布式。子排布式。Cl:K:26Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2注意书写注意书写：1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6简单原子的电子排布式：简单原子的电子排布式：按构造原理将电子依次排布在能按构造原理将电子依次排布在能量逐渐升高的能级中量逐渐升高的能级中练习：练习：请根据构造原理，写出下列元素基态请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：原子的电子排布式：（1 1）NeNe 。（2 2）S S 。1s22s22p61s22s22p63s23p4复杂原子的电子排布式：复杂原子的电子排布式：对于较复杂的电子排布式，对于较复杂的电子排布式，应先按构造原理（能量最低原理）应先按构造原理（能量最低原理）从低到高排列，然后将同一层的从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起电子移到一起练习：请写出第四周期练习：请写出第四周期21213636号元素原子的基态电号元素原子的基态电子排布式。子排布式。钪钪ScSc：；钛钛TiTi：；钒钒V V：；铬铬CrCr：；锰锰MnMn：；铁铁FeFe：；钴钴CoCo：；镍镍NiNi：；1s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2练习：请写出第四周期练习：请写出第四周期21213636号元素原子号元素原子的基态电子排布式。的基态电子排布式。铜铜CuCu：；锌锌ZnZn：；镓镓GaGa：；锗锗GeGe：；砷砷AsAs：；硒硒SeSe：；溴溴BrBr：；氪氪KrKr：；1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6特殊原子的电子排布式：特殊原子的电子排布式：符合能级排布电子为全满或符合能级排布电子为全满或半满状态时最稳定原则半满状态时最稳定原则1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12424号铬：号铬：2929号铜号铜：练习：练习：1 13636号元素中是否都遵循构造原理？号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？举出能否具体的例子？原子的简化电子排布原子的简化电子排布:为了方便，常把内层已达到稀为了方便，常把内层已达到稀有气体的电子层结构的部分写成有气体的电子层结构的部分写成“原子实原子实”，用稀有气体符号外加方，用稀有气体符号外加方括号来表示括号来表示 Ne 3s1练习：练习：写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简化电子排布式吗？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：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该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构NaNa的简化电子排布：的简化电子排布：He 2s22p4 Ne 3s23p2 Ar 3d64s2O O：SiSi：FeFe：下列各原子或离子的电子排布式错误的下列各原子或离子的电子排布式错误的是（是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar1s22s22p63s23p6BC练习练习 1 1：练习练习2 2：1.电子排布式为电子排布式为1s22s22p63s23p6某原子，某原子，则该元素的核电荷数是则该元素的核电荷数是_182 2构构造造原原理理揭揭示示的的电电子子排排布布能能级级顺顺序序，实实质质是是 各各能能级级能能量量高高低低，若若以以E E 表表示示某某能能级级的的能能量量，下列能量大小顺序中正确的是下列能量大小顺序中正确的是 ()()A AE E(3s)(3s)E E(2s)(2s)E E(1s)(1s)B BE E(3s)(3s)E E(3p)(3p)E E(3d)(3d)C CE E(4f)(4f)E E(4s)(4s)E E(3d)(3d)D DE E(5s)(5s)E E(4s)(4s)E E(4f)(4f)3 3一一个个电电子子排排布布为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1的的元元素素最最可可能的价态是能的价态是()()A A+1 B+1 B+2 C+2 C+3 D+3 D-1 -1 CA4.4.下列各原子或离子的电子排布式错误的是下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Al 1sA.Al 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B.O B.O2-2-1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 C.NaC.Na+1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 D.Si D.Si 1s1s2 22s2s2 22p2p2 25.5.下列表达方式错误的是下列表达方式错误的是()()A.A.甲烷的电子式甲烷的电子式 B.B.氟化钠的电子式氟化钠的电子式 C.C.硫离子的核外电子排布式硫离子的核外电子排布式 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4 D.D.碳碳1212原子符号原子符号 12126 6C CDC电子云形状电子云形状s s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；电子出现的机会相同；p p电子云呈电子云呈哑铃形哑铃形 (或或纺锤形纺锤形)；d d电子云是花瓣形；电子云是花瓣形；f f电子云更为复杂。电子云更为复杂。原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图*S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的*能层序数能层序数n n越大越大,原子轨道半径越大原子轨道半径越大*P*P能级的原子轨道是哑能级的原子轨道是哑铃形的铃形的,每个每个P P能级有能级有3 3个个原子轨道原子轨道,它们相互垂直它们相互垂直,分别以分别以P Px x,P,Py y,P,PZ Z表示表示。P P能级的原子轨道图能级的原子轨道图原子轨道图原子轨道图S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图P能级的原子轨道图d能级的原子轨道图思考：思考：回忆回忆 s p d f s p d f 能级分别最多容纳电子个数？能级分别最多容纳电子个数？P5 第二段最后一句话第二段最后一句话观察下图，这些图称为原子的观察下图，这些图称为原子的电子排布图电子排布图。1.1.每个原子轨道最多只能容纳几个电子？每个原子轨道最多只能容纳几个电子？2.2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？当电子排在同一个能级内时，有什么规律？科学探究科学探究 1 1个原子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2 2个电子，且自旋个电子，且自旋方向相反方向相反(顺时针、逆时针顺时针、逆时针)。-泡利原理泡利原理 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独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，而且自旋方向相同。占据一个轨道，而且自旋方向相同。-洪特规则洪特规则 泡利泡利(Pauli),(Pauli),奥地利科学家奥地利科学家,对对于量子力学的形成以及原子结构理于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重大的贡献，获得论的发展有重大的贡献，获得19451945年诺贝尔物理奖。他对科学理论有年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深刻的洞察力，语锋犀利，被着很深刻的洞察力，语锋犀利，被称为称为“理论物理学的心脏理论物理学的心脏”。泡利原理泡利原理 一个原子轨道中最多只能容一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。定，原子的总能量最低。泡利不相容原理泡利不相容原理电子排布式电子排布式1s2s电子排布图电子排布图用一个用一个表示一个原子轨道，表示一个原子轨道，在在中用中用“”或或“”表示该轨表示该轨道上排入的电子。道上排入的电子。Li:1s22s1洪特规则洪特规则 对于基态原子，电子在能量相同对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。的轨道并且自旋方向相同。C：1s22s22p21.每个原子轨道上最多能容纳每个原子轨道上最多能容纳_个电子，个电子，且自旋方向且自旋方向_科学研究科学研究2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是总是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特规则洪特规则2不同不同泡利原理泡利原理首先单独占一个轨道首先单独占一个轨道相同相同NOC练习练习1：写出写出 24Cr 29Cu 电子排布式电子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：洪特规则特例：洪特规则特例：洪特规则特例：相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）泡利原理泡利原理：洪特规则洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一个轨道（即分占时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。不同的轨道），而且自旋状态相同。一个原子轨道最多容纳一个原子轨道最多容纳2 2个电子，而且个电子，而且自旋方向相反。自旋方向相反。洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整个原子处于能量整个原子处于能量最低状态最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原整个原子处于能量最低状态子处于能量最低状态”。注意：注意：小结：核外电子排布规则小结：核外电子排布规则1.1.能量最低原理能量最低原理 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 3.3.洪特规则洪特规则 3.3.其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）ABCDC4.当碳原子的核外电子排布由当碳原子的核外电子排布由转变为转变为时时，下列说法正确的是下列说法正确的是 （）A.A.碳原子由基态变为激发态碳原子由基态变为激发态 B.B.碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态C.C.碳原子要从外界环境中吸收能量碳原子要从外界环境中吸收能量D.D.碳原子要向外界环境释放能量碳原子要向外界环境释放能量AC1s2s2p3s3p3d5 5下列有关原子轨道的叙述中不正确的（下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）A.A.氢原子的氢原子的3s3s轨道能量较轨道能量较3p3p能级低能级低B.B.锂原子的锂原子的2s2s与与5s 5s 轨道皆为球形分布轨道皆为球形分布C.pC.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，加，p p能级原子轨道也在增多能级原子轨道也在增多D.D.能层能层n n4 4的原子轨道最多可容纳的原子轨道最多可容纳1616个电子个电子课堂练习课堂练习CD6 6基态碳原子的最外能层的各能级中，基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（电子排布的方式正确的是（）A B C DA B C DC课堂练习课堂练习7 7、以下是表示铁原子的、以下是表示铁原子的3 3种不同化学用语。种不同化学用语。结构示意图结构示意图电子排布式电子排布式电子排布图（轨道电子排布图（轨道表示式）表示式）铁铁原原子子1s22s22p63s23p63d64s2 请你通过比较、归纳，分别说出请你通过比较、归纳，分别说出3 3种不同化学用语所能种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。反映的粒子结构信息。结构示意图结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数 及各能层上的电子数。及各能层上的电子数。电子排布式电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。上的电子数。电子排布图电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子 分布情况，自旋方向。分布情况，自旋方向。小结：小结：一、原子核一、原子核外电子排布外电子排布遵循的原理遵循的原理和规则和规则二、原子核二、原子核外电子排布外电子排布的表示式的表示式能量最低原则能量最低原则泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则电子排布式电子排布式电子排布图电子排布图确定原子序数确定原子序数方法导引方法导引解答基态原子电子排布问题的一般思路：解答基态原子电子排布问题的一般思路：能量最低原则能量最低原则能级排布能级排布电子排布电子排布泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则小结：小结：巩固练习巩固练习1 1、某元素原子序数为、某元素原子序数为2424，试问：，试问：(1)(1)该元素电子排布式：该元素电子排布式：1s1s2 2 2s 2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d5 5 4s4s1 1(2)(2)它有它有 个能层；个能层；个能级；占有个能级；占有 个原子轨道。个原子轨道。(3)(3)此元素有此元素有 个未成对电子；它的价电子个未成对电子；它的价电子数是数是 。6 64 47 715156 6巩固练习巩固练习核电荷数元素符号电子排布式周期表中位置Be1s22s22p63s23p129Ge2 2、填表：、填表：41s1s2 22s2s2 2第第2 2周期第周期第AA族族13第第3 3周期第周期第AA族族Al221s22s22p63s23p63d24s2TiCu第第4 4周期第周期第BB族族1s22s22p63s23p63d104s1第第4 4周期第周期第BB族族321s22s22p63s23p63d104s24p2第第4 4周期第周期第AA族族 鲍林（鲍林（PaulingPauling），），卓越的美国化学家。主卓越的美国化学家。主要研究结构化学，曾获要研究结构化学，曾获19541954年诺贝尔化学奖和年诺贝尔化学奖和19631963年诺贝尔和平奖。年诺贝尔和平奖。