高中化学选修3原子结构优质课课件.pptx

阅读引言思考并讨论：1、“物质的组成与结构”与“物质的性质与变化”两方面是什么关系？2、物质的组成与结构如何决定性质？分别举例说明。第1页/共82页引言引言化学研究的是构成宏观物体的物质。化学研究的是构成宏观物体的物质。一、研究物质的组成与结构一、研究物质的组成与结构二、研究物质的性质与变化二、研究物质的性质与变化思考思考 二者的关系如何？古希腊的二者的关系如何？古希腊的“原性论原性论”哲学哲学和我国古代的炼丹术士认为和我国古代的炼丹术士认为“吞金可长生吞金可长生”自然哲学，对这两者的关系是如何认定的？自然哲学，对这两者的关系是如何认定的？第2页/共82页思考与交流思考与交流 1 1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？题？为什么？2 2、OO2 2和和OO3 3是同素异形体，空气中的是同素异形体，空气中的OO2 2是须臾不能是须臾不能离开的，而空气中的离开的，而空气中的OO3 3多于多于1.2mg/L1.2mg/L则有害；则有害；COCO易燃，易燃，COCO2 2却能灭火。这又说明了什么问题？却能灭火。这又说明了什么问题？3 3、分子式为、分子式为C C2 2H H6 6OO的物质可能有图示两种结构，的物质可能有图示两种结构，前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？第3页/共82页思思考考与与交交流流 4 4、下图所示两种物质：前者是第一种用医、下图所示两种物质：前者是第一种用医学的磺胺药，为什么服用此药后可杀死细菌？学的磺胺药，为什么服用此药后可杀死细菌？5 5、下图所示是鲍鱼及其剖面图，图中标出、下图所示是鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么？为什么？壳的功用是什么？为什么？第4页/共82页（什么是原性论？）1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、钠易与一些物质反应。-第一章原子结构与性质2、分子的组成与结构决定性质：对氨基苯磺酰胺（磺胺药）和对氨基苯甲酸 21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质。-第二章分子结构与性质引言引言-世上万物，神奇莫测世上万物，神奇莫测第5页/共82页分子结构分子结构原子结构原子结构晶体结构晶体结构结结构构性性质质决定决定3、晶体的组成与结构决定性质：晶体的组成与结构决定性质：金刚石和石墨金刚石和石墨 方解石和霰石方解石和霰石-第三章晶体结构与性质第三章晶体结构与性质第6页/共82页第一章原子结构与性质第一章原子结构与性质 第一节原子结构第一节原子结构第7页/共82页看课本第一章彩图你能了解人们认识原子你能了解人们认识原子模型的发展史吗？模型的发展史吗？第8页/共82页德谟克利特德谟克利特的古代原子学说的古代原子学说道尔顿道尔顿的近代原子学说（模型）的近代原子学说（模型）汤姆生汤姆生原子模型原子模型卢瑟福卢瑟福原子模型原子模型玻尔玻尔原子模型原子模型薛定谔薛定谔电子云电子云模型模型原子结构的衍变过程原子结构的衍变过程小结：人类探索物质结构的历史小结：人类探索物质结构的历史第9页/共82页1.1.古希腊原子论古希腊原子论古希腊哲学家古希腊哲学家 原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。无限的虚空中运动着构成万物。（Democritus Democritus，约公元前，约公元前 460 460 年年前前 370 370 年）年）原子原子第10页/共82页2.2.道尔顿原子模型道尔顿原子模型(1803(1803年年)一切物质都是由最小的不能再分的粒子一切物质都是由最小的不能再分的粒子原原子构成。原子是坚实的、不可再分的实心球。原子构成。原子是坚实的、不可再分的实心球。原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不同元素化合时，原子以简单整数比结合同元素化合时，原子以简单整数比结合 。（化学原子论）（化学原子论）第11页/共82页3.3.汤姆生原子模型汤姆生原子模型(1904(1904年年)电子是种带负电、有电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。在于各种原子之中。汤姆生原子模型：原子是汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生英国物理学家汤姆生（）（）第12页/共82页汤姆生原子模型第13页/共82页英国科学家卢瑟福英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937)E.Rutherford,18711937)4.4.卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(1911(1911年年)卢瑟福和他的助手做了卢瑟福和他的助手做了著名著名粒子散射实验粒子散射实验。根。根据实验，卢瑟福在据实验，卢瑟福在19111911年提年提出原子有核模型。出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。绕核做高速运动。第14页/共82页卢瑟福原子模型第15页/共82页5.5.玻尔原子模型玻尔原子模型(1913(1913年年)玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。(电子分层排布模型电子分层排布模型)第16页/共82页玻尔原子模型玻尔原子模型第17页/共82页6.6.电子云模型电子云模型(1926(1926年年)现代物质结构学说。波粒二象性。现代物质结构学说。波粒二象性。(量子力学模型量子力学模型)第18页/共82页电子云模型电子云模型（现代物质结构学说）（现代物质结构学说）现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。如：氢原子的电子云第19页/共82页电子云电子云现代物质结构学说现代物质结构学说第20页/共82页人类认识原子的人类认识原子的历史进程历史进程 人类在认识自然的过程人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接步地走向深入，也越来越接近事物的本质。近事物的本质。随着现代科随着现代科学技术的发展，我们现在所学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。断地深入和发展。从原子结构模型的演变从原子结构模型的演变你想到了些什么？你想到了些什么？第21页/共82页原子是怎样诞生的呢？阅读课本阅读课本P4P4第22页/共82页一一 、开天辟地、开天辟地原子的诞生原子的诞生现代大爆炸宇宙学理论现代大爆炸宇宙学理论宇宙诞生于约宇宙诞生于约140140亿年前的一次大爆炸亿年前的一次大爆炸大爆炸后约大爆炸后约2 2小时，诞生了大量的小时，诞生了大量的H H，少量的，少量的HeHe和极少量的和极少量的Li Li 我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的期合成而来的1 1、氢元素是宇宙中最丰富的元素、氢元素是宇宙中最丰富的元素,占了占了88.6%(88.6%(氦氦1 18)8)。2 2、宇宙年龄距今约、宇宙年龄距今约140140亿年，地球年龄已有亿年，地球年龄已有4646亿年。亿年。3 3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅有、地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅有2222种。种。第23页/共82页数量关系：核电荷数数量关系：核电荷数(Z Z)=)=核内质子数核内质子数 =核外电子数核外电子数质量关系：质量数（质量关系：质量数（A A）=质子数（质子数（Z Z）+中子数（中子数（NN）原子核原子核核外电子核外电子 Z Z质子质子 Z Z中子中子（A AZ Z）原子原子X XA A Z Z复习：原子结构复习：原子结构质量数：对质子和中子的相对质量取整数相加的数值，质量数：对质子和中子的相对质量取整数相加的数值，即即近似原子量近似原子量电性关系：原子：电性关系：原子：质子数核外电子数质子数核外电子数 (几乎集中原子的全部质量几乎集中原子的全部质量)(其运动空间几乎占据了原子的整个体积其运动空间几乎占据了原子的整个体积)第24页/共82页【复习复习】构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子及其性质构成原子构成原子的粒子的粒子电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电电性和电量量1 1个电子带个电子带1 1个个单位负电荷单位负电荷1 1个质子带个质子带1 1个个单位正电荷单位正电荷不显电性不显电性质量质量/kg/kg9.109109.1091031311.673101.6731027271.675101.675102727相对质量相对质量1/18361/18361.0071.0071.0081.008第25页/共82页原子质量主要集中在原子核上。原子质量主要集中在原子核上。原子核体积很小，只占原子体积的几亿分之一原子核体积很小，只占原子体积的几亿分之一第26页/共82页【说明说明】：原子不是实心球体，在原子核外有一个“很大”的空间供电子作高速运动。原子核与电子之间既存在吸引力，又存在排斥力。当达 到平衡时，电子既不会飞离出去，又不会紧贴在原子核上。不是任何原子都由质子、中子和电子构成。如：氢原子。在原子中，质子数一定等于核外电子总数，但不一定等于中子数。一般质子数中子数。第27页/共82页学学 与与 问问核外电子是怎样排布的？核外电子是怎样排布的？第28页/共82页观察观察1-181-18号元素的原子结构示意图，讨号元素的原子结构示意图，讨论为什么原子核外的电子分层运动？论为什么原子核外的电子分层运动？【思考与交流思考与交流】第29页/共82页依据核外电子的能量不同：依据核外电子的能量不同：离核远近：离核远近：近近 远远 能量高低：能量高低：低低 高高核外电子分层排布核外电子分层排布1234567KLMNOPQ第30页/共82页 电子能量高在离核远的区域内运动，电电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动子能量低在离核近的区域内运动，在多电，在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子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的能量差异，可以将核外电子分成不同的能能层层。同一能层的电子，能量也可不同，可以同一能层的电子，能量也可不同，可以把它们分成把它们分成能级能级。第31页/共82页（1 1）定义：在多电子的原子中，核外电子的能量是不）定义：在多电子的原子中，核外电子的能量是不同的，同的，按电子的能量差异，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的可以将核外电子分成不同的能层，即电子层。能层，即电子层。二、能层与能级二、能层与能级1 1、能层、能层（电子层）（电子层）（2 2）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：【学与问学与问】1 1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的、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（电子数与能层的序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？每一个能层最多可容纳的电子数为每一个能层最多可容纳的电子数为2n2n2 2个。个。第32页/共82页（1 1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。层，由里往外。（2 2）每一层最多容纳电子数：）每一层最多容纳电子数：2n2n2 2个。个。（3 3）最外层电子数不超过）最外层电子数不超过8 8个（个（K K层为最外层层为最外层时不超过时不超过2 2个）。个）。（4 4）次外层电子数不超过）次外层电子数不超过1818个，倒数第三层不个，倒数第三层不超过超过3232个。个。【复习复习】核外电子的排布规律核外电子的排布规律:第33页/共82页（1 1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，）定义：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。能量可以不同，还可以把它们分成能级。（2 2）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：【学与问学与问】2.2.不同的能层分别有多少个能级，与能不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（层的序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？任一能层的能级数任一能层的能级数=该能层的序数该能层的序数n n。2.2.能级能级规定，任一能层的能级总是从规定，任一能层的能级总是从 s s 能级开始，依次能级开始，依次称称p p、d d、f f、g g能级能级第34页/共82页【学与问学与问】3.3.不同能层中，符号相同的能级中所不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？以容纳的最多电子数是否相同？以s s、p p、d d、ff排排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？序的各能级可容纳的最多电子数是多少？不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以电子数相同。以s s、p p、d d、ff排序的各能级可容排序的各能级可容纳的最多电子数依次为纳的最多电子数依次为1 1、3 3、5 5、77的二倍，即的二倍，即2 2、6 6、1010、1414。s 12s 122 2p 32p 326 6d 52d 521010f 72f 721414g 92g 921818第35页/共82页任一能层的能级数等于该能层的序数任一能层的能级数等于该能层的序数，依次用，依次用nsns、npnp、ndnd、nfnf等表示等表示英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s2s3s4s1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d2p3p4p;3d4d不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同以以s s、p p、d d、f f排序的排序的各能级可容纳的的最多各能级可容纳的的最多电子数电子数 依次为依次为2 2、6 6、1010、14141 1、3 3、5 5、77的二倍。的二倍。在同一能层中，能级的能量高低在同一能层中，能级的能量高低是是 nsnpndnfnsnpndnf【特别提醒特别提醒】第36页/共82页1、知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？2、钾原子的电子排布为什么不是2、8、9，而是2、8、8、1？阅读课本阅读课本P6P6思思 考考第37页/共82页电子填充的先后顺序电子填充的先后顺序 （1 1）随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循）随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循如下图的排布顺序，这个排布顺序被称为如下图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。构造原理。构造原理：构造原理：1 1s s；2 2s s 2 2p p；3 3s s 3 3p p；4 4s s 3 3d d 4 4p p；5 5s s 4 4d d 5 5p p;6 6s s 4 4f f 5 5d d 6 6p p；7 7s s 5 5f f 6 6d d三、构造原理与核外电子排式三、构造原理与核外电子排式1 1、构造原理、构造原理第38页/共82页构造原理：构造原理：1 1s s；2 2s s 2 2p p；3 3s s 3 3p p；4 4s s 3 3d d 4 4p p；5 5s s 4 4d d 5 5p p;6 6s s 4 4f f 5 5d d 6 6p p；7 7s s 5 5f f 6 6d d（2 2）能级交错现象（从第能级交错现象（从第3 3电子层开始）：是指电电子层开始）：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。某些轨道能量的现象。电子先填最外层的电子先填最外层的ns,ns,后填次外层的（后填次外层的（n-1)d,n-1)d,甚至甚至填入倒数第三层的填入倒数第三层的(n-2)f(n-2)f的规律叫做的规律叫做“能级交错能级交错”。（3 3）能量最低原理：原子核外电子遵循构造原）能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。理排布时，原子的能量处于最低状态。4s3d4p4s3d4p5s4d5p5s4d5p第39页/共82页构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质 -各能级的能量高低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：nsnpndnf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d3)不同层不同能级可由下面的公式得出:ns (n-2)f (n-1)d np n4 (n为能层序数)第40页/共82页电子填入轨道次序图电子填入轨道次序图1s 1s2s 2p2s 2p3s 3p 3s 3p 4s 3d 4p 4s 3d 4p 5s 4d 5p5s 4d 5p6s 4f 5d 6p6s 4f 5d 6p7s 5f 6d 7p 7s 5f 6d 7p 能量相近的能能量相近的能级划为一组级划为一组,称称为能级组为能级组第一能级组第一能级组第二能级组第二能级组第三能级组第三能级组第四能级组第四能级组第五能级组第五能级组第六能级组第六能级组第七能级组第七能级组通式：通式：ns(n-2)fns(n-2)f、(n-1)d(n-1)d、npnp第41页/共82页2.2.电子排布式电子排布式例：例：NaNa：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1能层序数能层序数该能级上排布该能级上排布的电子数的电子数能级符号能级符号K KL LMM 按照构造原理将电子依次填充到能量逐按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中：将能级上所容纳的电子数渐升高的能级中：将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称电子排布式。右的顺序排列的式子，称电子排布式。第42页/共82页原子的电子排布式原子的电子排布式 虽先排虽先排4s4s后排后排3d 3d，但电子排布式中先写，但电子排布式中先写3d3d，后写后写4s4s。2626FeFe（铁）电子排布式中最后（铁）电子排布式中最后2 2个能级应个能级应写为写为3d3d6 64s4s2 2，而不能写成，而不能写成4s4s2 23d3d6 6。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，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。不能按填充顺序写。失电子的顺序：失电子的顺序：从外层到内层逐渐失去从外层到内层逐渐失去FeFe：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2FeFe2+2+：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 6FeFe3+3+：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 5第43页/共82页【练习练习】请写出请写出K K+、S S2-2-、CuCu2+2+离子的电子排布式？离子的电子排布式？K K+：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6S S2-2-：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6CuCu2+2+：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d9 9第44页/共82页 1、写出溴和氪的电子排布式，它们的最外层有几个电子？OO：HeHe 2s2s2 22p2p4 4Si Si：Ne Ne 3s3s2 23p3p2 2FeFe：Ar Ar 3d3d6 64s4s2 2符号符号Ne Ne 该元素上一周期的稀有气体电子排布结该元素上一周期的稀有气体电子排布结构，构，NeNe表示表示NaNa的内层电子排布与稀有气体元素的内层电子排布与稀有气体元素NeNe的核外电子排布相同。的核外电子排布相同。【思考与交流思考与交流】教材教材P7P7 2 2、电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式、电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成写成Ne 3sNe 3s1 1。试问：上式方括号中的符号的意义是。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出OO、Si Si、FeFe的简化电子排布式吗？的简化电子排布式吗？1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d1010 4s4s2 24p4p5 51s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d1010 4s4s2 24p4p6 6溴：溴：氪：氪：第45页/共82页【练习练习】请写出请写出1414、2424、2626、3131号元素的简化电子排布式？号元素的简化电子排布式？K K的的简化简化电子排布式：电子排布式：Ar 4sAr 4s1 1简化的电子排布式简化的电子排布式表示表示Ar(Ar(前一周期前一周期的的稀有气体稀有气体)的电子排布的电子排布K K的电子排布式：的电子排布式：1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 11414Si Si：Ne 3sNe 3s2 23p3p2 22424CrCr：Ar 3dAr 3d5 54s4s1 12626FeFe：Ar 3dAr 3d6 64s4s2 23131GaGa：Ar 3dAr 3d10104s4s2 24p4p1 1第46页/共82页外围电子排布式外围电子排布式 化学反应中，原子的外围电子发生变化，而化学反应中，原子的外围电子发生变化，而“原子实原子实”不受影响。所以描述原子核外电子排布不受影响。所以描述原子核外电子排布式时可省去式时可省去“原子实原子实”，仅写出原子的外围电子，仅写出原子的外围电子排布式（对于主族元素的原子，外围电子又称排布式（对于主族元素的原子，外围电子又称价价层电子层电子或或价电子价电子）。）。K K原子的外围电子排布式：原子的外围电子排布式：4s4s1 1FeFe原子的外围电子排布式：原子的外围电子排布式：3d3d6 64s4s2 2第47页/共82页注意注意第48页/共82页 元元素素周周期期表表中中铜铜、金金、银银外外围围电电子子排布如下，它们是否符合构造原理？排布如下，它们是否符合构造原理？CuCu：Ar3dAr3d10104s4s1 1 Ag Ag：Kr 4dKr 4d10105s5s1 1 Au Au：Xe 5dXe 5d10106s6s1 1，如如CuCu根根据据构构造造原原理理应应先先排排4s4s再再排排3d3d，但但实实际上际上CuCu采取了采取了3d3d全充满，全充满，4s4s半充满的状态。半充满的状态。第49页/共82页 构造原理还不够完善，当能级电子的排布为全空、半充满、全充满时原子比较稳定，即整个原子的能量最低相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p p6 6，d d1010，f f1414）全空时（全空时（p p0 0，d d0 0，f f0 0）半充满（半充满（p p3 3，d d5 5，f f7 7）第50页/共82页目前无法解释的特例目前无法解释的特例4646PdPd：KrKr4d4d10104141NbNb：Kr4dKr4d4 45s5s1 15757LaLa：Xe5dXe5d1 16s6s2 25858CeCe：Xe4fXe4f1 15d5d1 16s6s2 26464GdGd：Xe4fXe4f7 75d5d1 16s6s2 27878PtPt：Xe4fXe4f14145d5d9 96s6s1 19292U U：Rn5fRn5f3 36d6d1 17s7s2 29393NpNp：Rn5fRn5f4 46d6d1 17s7s2 29696CmCm：Rn5fRn5f7 76d6d1 17s7s2 28989AcAc：Rn6dRn6d1 17s7s2 29090ThTh：Rn6dRn6d2 27s7s2 29191PaPa：Rn5fRn5f2 26d6d1 17s7s2 2第51页/共82页 试书写试书写7 7NN、1717ClCl、1919K K、2626FeFe、2121ScSc、3535BrBr原子的核原子的核外电子排布式外电子排布式.【练习练习】NN：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p3 3ClCl：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p5 5K K：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 6 4s4s1 1FeFe：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d6 6 4s4s2 2ScSc：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d1 1 4s4s2 2BrBr：1s 1s2 2 2s2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d1010 4s4s2 24p4p5 5根根据据构构造造原原理理只只要要我我们们知知道道原原子子序序数数就就可可以以写写出出元元素素原原子子的的电电子子排排布布式式，这这样样的的电电子子排排布布是是基基态态原原子子的的。第52页/共82页练习：下列各原子的电子排布正确的练习：下列各原子的电子排布正确的是（）是（）A.BeA.Be1s 1s2 22s2s1 12p2p1 1 B.CB.C1s 1s2 22s2s2 22p2p2 2 C.HeC.He1s 1s1 12s2s1 1 D.ClD.Cl1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p5 5BDBD第57页/共82页四、基态与激发态、原子光谱四、基态与激发态、原子光谱第58页/共82页1 1基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子 处于最低能量的原子叫做基态原子处于最低能量的原子叫做基态原子,当基态原子的当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子原子原子的电子排布遵循构造原理使原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量整个原子的能量处于处于最低状态，简称能量最低原理最低状态，简称能量最低原理一般一般遵循构造原理的原子均处于基态，而激发态原遵循构造原理的原子均处于基态，而激发态原子则一般都不遵循构造原理。子则一般都不遵循构造原理。基态、激发态相互转化与能量的关系基态、激发态相互转化与能量的关系基态原子基态原子 激发态原子激发态原子 吸收能量吸收能量释放能量释放能量第59页/共82页光谱与光谱分析光谱与光谱分析光谱：光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的能量，表现为光的形式，可以用光谱仪出不同的能量，表现为光的形式，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。原子光谱。基态原子基态原子发射光谱发射光谱吸收能量吸收能量激发态原子激发态原子释放能量释放能量吸收光谱吸收光谱能量较高能量较高能量最低能量最低第60页/共82页光谱分析：光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱暗背景、亮线、线状不连续暗背景、亮线、线状不连续亮背景、暗线、线状不连续亮背景、暗线、线状不连续为什么不同元素原子具有不同的为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？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不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同第61页/共82页光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；在日常生活中，我们看到的许多可见光，在日常生活中，我们看到的许多可见光，如如灯光、霓虹灯光、激光、焰火灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。核外电子发生跃迁释放能量有关。第62页/共82页氢原子的光谱氢原子的光谱第63页/共82页1 1、判断下列表达是正确还是错误、判断下列表达是正确还是错误1 1）1s 1s2 22p2p1 1属于基态；属于基态；2 2）1s 1s2 22s2s2 2 2p 2p6 63s3s2 2 3p 3p6 63d3d5 54s4s1 1属于激发态；属于激发态；3 3）1s 1s2 22s2s2 2 2p 2p6 63d3d1 1属于激发态；属于激发态；4 4）1s 1s2 22s2s2 2 2p 2p6 63p3p1 1属于基态；属于基态；答案：答案：(1)x(2)x(3)(4)x(1)x(2)x(3)(4)x课堂练习课堂练习第64页/共82页五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道思考思考:宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别区别?宏观物体的运动特征：宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。度；可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征：微观物体的运动特征：电子的质量很小，只有电子的质量很小，只有9.11109.1110-31-31千克；千克；核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；电子的运动速度很大；电子的运动速度很大；测不准测不准第65页/共82页1 1、电子云、电子云图中图中 表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次小黑点的疏密表示电子在小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内核外空间单位体积内出现的概率的大小出现的概率的大小第66页/共82页原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征如何描述核外电子的运动？如何描述核外电子的运动？1 1、电子云、电子云 核外电子运动的形象描述核外电子运动的形象描述 小黑点表示在该核小黑点表示在该核外空间的单位体积内电外空间的单位体积内电子出现的概率子出现的概率 运动区域距离核运动区域距离核近近，电子出现电子出现机会大机会大；运动；运动区域距离核区域距离核远远，电子出，电子出现现机会小机会小；图图1-101-10 氢原子的氢原子的1s 1s电子在原子核外电子在原子核外出现的概率密度分布图出现的概率密度分布图第67页/共82页2 2、原子轨道：、原子轨道：电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。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常把电子出现的概率约为90%90%的空间圈出的空间圈出来，得到来，得到电子云轮廓图；量子力学中将这种电电子云轮廓图；量子力学中将这种电子云轮廓图称为子云轮廓图称为“原子轨道原子轨道”第68页/共82页a as s电子的原子轨道（电子云）形状电子的原子轨道（电子云）形状 是以原子核为是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向。能层序数中心的球体，只有一个伸展方向。能层序数n n越大越大（电子能量越大，（电子能量越大，1s2s3s.1s2s3s.），原子轨道半径），原子轨道半径越大。越大。3 3、原子轨道的特点、原子轨道的特点 第69页/共82页b bp p电子云电子云/原子轨道的形状是纺锤形（或称为原子轨道的形状是纺锤形（或称为哑铃形），其伸展方向是互向垂直的三个方向哑铃形），其伸展方向是互向垂直的三个方向（P Px x、P Py y、P Pz z）。）。P P电子原子轨道半径同样随着电子原子轨道半径同样随着n n增大而增大。增大而增大。在同一能层中在同一能层中 P x,Py,PZP x,Py,PZ的能量相同。的能量相同。P P能级的能级的3 3个原子个原子轨道轨道P P x x,P,Py y,P,PZ Z合在合在一起的情形一起的情形.第70页/共82页练习：图1和图2分别是1s电子的概率概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是（）A图1中的每个小黑点表示1个电子 B图2表示1s电子只能在球体内出现 C图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴 D图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置思考：当电子排在同一个能级内时，有思考：当电子排在同一个能级内时，有什么规律？什么规律？第71页/共82页六、泡利原理和洪特规则六、泡利原理和洪特规则（核外电子排布规则）（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 每个原子轨道里最多只能容纳每个原子轨道里最多只能容纳2 2个自旋方向个自旋方向相反相反的电子。的电子。多电子原子在基态时核外电子优先占据能量多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。最低的轨道。自然界的普适规律自然界的普适规律用用表示自旋方向表示自旋方向自旋自旋顺时针顺时针逆时针逆时针能级能级s sp pd df f原子轨道数原子轨道数1 13 35 57 7最多容纳电子数最多容纳电子数第72页/共82页电子层电子层原子轨道类型原子轨道类型原子轨道数目原子轨道数目可容纳电子数可容纳电子数1 12 23 34 4n n1s 1s2s2s，2p2p4s,4p,4d,4f4s,4p,4d,4f3s,3p,3d3s,3p,3d1 14 49 91616n n2 22 28 8181832322n2n2 2科学探究科学探究每个原子轨道最多只能每个原子轨道最多只能容纳容纳几个电子？几个电子？第73页/共82页能层能层（n n）1 12 23 34 45 5符号符号K KL LMMNNOO能级能级s ss sp ps sp pd ds sp pd df fs sp pd df fg g轨道轨道1 11 13 31 13 35 51 1 3 35 57 71 13 35 57 79 9轨道容纳轨道容纳电子数电子数2 22 26 62 26 61010 2 2 6 6101014142 26 6101014141818最多容纳最多容纳电子数电子数2 28 8181832325050原子核外电子的排布：原子核外电子的排布：第74页/共82页3.3.洪特规则洪特