基态原子的核外电子排布--原子轨道(PPT54页)15722.ppt

第2课时基态原子的核外电子排布原子轨道探究探究1 1 基基态态、激、激发态发态与光与光谱谱研研读读教材教材自主自主认认知知1.1.基基态态原子与激原子与激发态发态原子原子:吸收吸收发射发射2.2.原子光原子光谱谱:不同元素的原子不同元素的原子发发生生_时时会吸收或会吸收或释释放不同的光放不同的光,可以用光可以用光谱仪摄谱仪摄取各种元素的取各种元素的电电子的子的_或或_,_,总总称称原子光原子光谱谱。3.3.光光谱谱分析分析:在在现现代化学中代化学中,利用利用_上的特征上的特征谱线谱线来来_的分析方法。的分析方法。跃跃迁迁吸收光吸收光谱谱发发射光射光谱谱原子光原子光谱谱鉴鉴定元素定元素合作探究合作探究核心核心归纳归纳(1)(1)原子光原子光谱谱形成的原因是什么形成的原因是什么?提示提示:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,从而形成原从而形成原子光谱。子光谱。(2)(2)电电子子跃跃迁迁时时只吸收能量只吸收能量吗吗?提示提示:不是。电子从低能量轨道跃迁到高能量轨道时吸收能量不是。电子从低能量轨道跃迁到高能量轨道时吸收能量,从高能从高能量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量。量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量。(3)(3)霓虹灯的霓虹灯的发发光原理与光原理与氢氢原子光原子光谱谱相同相同吗吗?提示提示:基本相同基本相同,都是气体在较高的电压激发下发生电子的跃迁产生的。都是气体在较高的电压激发下发生电子的跃迁产生的。过过关小关小练练即即时应时应用用1.(20151.(2015泰安高二泰安高二检测检测)原子光原子光谱谱是是线线状光状光谱谱,是由不是由不连续连续的的谱线组谱线组成成的的,这这表明表明()A.A.在原子中只有某些在原子中只有某些电电子能子能够跃够跃迁迁产产生光生光谱谱B.B.原子中的原子中的电电子可以子可以处处于某些特定的能量状于某些特定的能量状态态,即即电电子的能量是量子子的能量是量子化的化的C.C.原子原子发发射的光是射的光是单单色光色光D.D.白光可以由多种白光可以由多种单单色光色光组组成成【解析】【解析】选选B B。原子光谱是线状光谱。原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成也就是由具有特定频率的光形成的谱线的谱线,原子光谱之所以产生这种特定的谱线原子光谱之所以产生这种特定的谱线,是由于电子的能量是量是由于电子的能量是量子化的子化的,电子跃迁的始态和终态的能级差也是量子化的。电子跃迁的始态和终态的能级差也是量子化的。2.2.对对充有充有氖氖气的霓虹灯管通气的霓虹灯管通电电,灯管灯管发发出出红红色光。色光。产产生生这这一一现现象的主象的主要原因是要原因是()A.A.电电子由激子由激发态发态向基向基态跃态跃迁迁时时以光的形式以光的形式释释放能量放能量B.B.电电子由基子由基态态向激向激发态跃发态跃迁迁时时吸收除吸收除红红光以外的光光以外的光线线C.C.氖氖原子原子获获得得电电子后子后转变转变成成发发出出红红光的物光的物质质D.D.在在电电流的作用下流的作用下,氖氖原子与构成灯管的物原子与构成灯管的物质发质发生反生反应应【解析】【解析】选选A A。氖原子中能量较高轨道上的电子以光的形式向外辐射。氖原子中能量较高轨道上的电子以光的形式向外辐射能量跃迁到能量较低的轨道上能量跃迁到能量较低的轨道上,所发出的光的波长恰好位于可见光区所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段。域中的红色波段。【补偿训练补偿训练】图图中所中所发发生的生的现现象与象与电电子的子的跃跃迁无关的是迁无关的是()【解析】【解析】选选D D。燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子。燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的跃迁时能量以光的形式释放出来导致的,而平面镜成像则是光线反射而平面镜成像则是光线反射的结果。的结果。探究探究2 2 核外核外电电子排布子排布规则规则研研读读教材教材自主自主认认知知1.1.原子核外原子核外电电子运子运动动状状态态的描述的描述:(1)(1)电电子云。子云。定定义义:处处于一定空于一定空间间运运动动状状态态的的电电子在原子核外空子在原子核外空间间的概率密度分的概率密度分布的形象化描述。布的形象化描述。含含义义:用用单单位体位体积积内小黑点的疏密程度表示内小黑点的疏密程度表示电电子在原子核外出子在原子核外出现现概概率大小。率大小。形状。形状。球形球形哑铃形哑铃形一一三三(2)(2)原子原子轨轨道。道。定定义义:电电子在原子核外的一个子在原子核外的一个_。意意义义:表示原子表示原子轨轨道的空道的空间间分布。分布。不同能不同能层层所所对应对应的能的能级级和原子和原子轨轨道的情况。道的情况。空空间间运运动动状状态态符号符号能能级级原子原子轨轨道数道数原子原子轨轨道名称道名称电电子云子云轮轮廓形状廓形状K K1s1s1 11s1s_形形L L2s2s2p2p1 1_2s2s2p2px x、2p2py y、2p2pz z球形球形_形形M M3s3s3p3p3d3d1 1_3s3s3p3px x、3p3py y、3p3pz z球形球形_形形球球3 3哑铃哑铃3 35 5哑铃哑铃2.2.核外核外电电子排布的子排布的规则规则:最最低低相反相反 优先单独占据优先单独占据自旋状态自旋状态2 2构造原理构造原理合作探究合作探究核心核心归纳归纳1.1.原子核外原子核外电电子运子运动动状状态态的描述的描述:s s能能级级的原子的原子轨轨道道图图(球形球形对对称称)p p能能级级的原子的原子轨轨道道图图(哑铃哑铃形形)(1)(1)怎怎样样描述一个描述一个电电子的核外运子的核外运动动状状态态?提示提示:从电子层、能级、原子轨道、自旋状态四个方面描述。从电子层、能级、原子轨道、自旋状态四个方面描述。(2)s(2)s轨轨道的道的电电子云子云图图与与p p轨轨道的道的电电子云子云图图有何区有何区别别?提示提示:s s轨道的电子云图为球形轨道的电子云图为球形,在空间只有一个伸展方向在空间只有一个伸展方向;p;p轨道的电子轨道的电子云图为哑铃形云图为哑铃形,在空间有在空间有3 3个伸展方向。个伸展方向。(3)(3)电电子云中小点的疏密程度有何意子云中小点的疏密程度有何意义义?提示提示:点疏密的程度表示了电子在原子核外出现概率的大小。点疏密的程度表示了电子在原子核外出现概率的大小。2.2.核外核外电电子排布的子排布的规则规则:(1)(1)原子核外原子核外电电子在排布子在排布时总时总是按是按K K、L L、M M、N N的的顺顺序填充的序填充的吗吗?提示提示:不是。原子核外电子的排布遵循构造原理不是。原子核外电子的排布遵循构造原理,按轨道能量由低到高按轨道能量由低到高依次排列依次排列,而能层越大而能层越大,能级的能量不一定越高能级的能量不一定越高,存在一些不同能层的能存在一些不同能层的能级交错现象级交错现象,例如例如E(3d)E(4s)E(3d)E(4s)、E(4f)E(5p)E(4f)E(5p)等等,核外电子在充满核外电子在充满3p3p后后,多余电子首先填充多余电子首先填充4s4s而非而非3d,3d,使整个原子处于能量最低的状态。使整个原子处于能量最低的状态。(2)(2)为为什么什么钾钾原子的原子原子的原子结结构示意构示意图图不是不是 ,而是而是 呢呢?提示提示:由于出现能级交错现象由于出现能级交错现象,钾原子排满第一层和第二层后钾原子排满第一层和第二层后,再排第再排第三层时三层时,先排满先排满3s3s能级、能级、3p3p能级能级,最后一个电子进入最后一个电子进入4s4s能级而不是能级而不是3d3d能级能级,所以它的原子结构示意图为所以它的原子结构示意图为 。(3)(3)为为什么原子核外最外什么原子核外最外层层的的电电子数不超子数不超过过8 8个个?提示提示:由于能级交错的原因由于能级交错的原因,E(nd)E(n+1)s,E(nd)E(n+1)s,当当nsns和和npnp充满时充满时(共共4 4个轨个轨道道,最多容纳最多容纳8 8个电子个电子),),多余的电子不是填入多余的电子不是填入nd,nd,而是首先形成新电子而是首先形成新电子层层,填入填入(n+1)s(n+1)s轨道中轨道中,故最外层电子数不可能超过故最外层电子数不可能超过8 8个。个。(4)(4)为为什么原子核外什么原子核外电电子的次外子的次外层层不超不超过过1818个个?提示提示:若最外层是第若最外层是第n n层层,次外层就是第次外层就是第(n-1)(n-1)层。由于层。由于E(n-1)fE(n-1)fE(n+1)sE(np),E(n+1)sE(np),在第在第(n+1)(n+1)层出现前层出现前,次外层只有次外层只有(n-1)s(n-1)s、(n-1)p(n-1)p、(n-1)d(n-1)d上有电子上有电子,这三个能级共有这三个能级共有9 9个轨道个轨道,最多可容纳最多可容纳1818个电子个电子,因此因此次外层电子数不超过次外层电子数不超过1818个。个。【归纳总结归纳总结】1.1.构造原理中的能构造原理中的能级级交交错现错现象象:最常最常见见、最重要的能、最重要的能级级交交错顺错顺序之序之一是一是E(4s)E(3d),E(4s)E(3d),对对于于1 13636号元素来号元素来说说,应应重点掌握和重点掌握和记忆记忆的是的是“1s2s2p3s3p4s3d4p”“1s2s2p3s3p4s3d4p”这这一一顺顺序。序。2.2.对对核外核外电电子排布的两点子排布的两点认识认识:(1)(1)基基态态原子核外原子核外电电子在能量相同的各个子在能量相同的各个轨轨道上排布道上排布时时,电电子尽可子尽可能分占不同的原子能分占不同的原子轨轨道道,且自旋状且自旋状态态相同相同,这样这样整个原子的能量最整个原子的能量最低。低。(2)(2)有少数元素的基有少数元素的基态态原子的原子的电电子排布子排布对对于构造原理有于构造原理有1 1个个电电子的子的偏差。因偏差。因为为能量相同的原子能量相同的原子轨轨道在全充道在全充满满(如如p p6 6和和d d1010)、半充、半充满满(如如p p3 3和和d d5 5)和全空和全空(如如p p0 0和和d d0 0)状状态时态时,体系的能量体系的能量较较低低,原子原子较稳较稳定。定。如如CrCr的的电电子排布式子排布式为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 1,不能写成不能写成1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d4 44s4s2 2。过过关小关小练练即即时应时应用用1.(20151.(2015苏苏州高二州高二检测检测)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.Ar3dA.Ar3d6 64s4s2 2是基是基态态原子的原子的电电子排布子排布B.B.铬铬原子的原子的电电子排布式子排布式:1s:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 13d3d5 5C.C.铜铜原子的外原子的外围电围电子排布式是子排布式是3d3d9 94s4s2 2D.D.氮原子的氮原子的电电子排布子排布图图是是【解题指南】【解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点:(1)(1)符合电子排布三原则的是基态原子。符合电子排布三原则的是基态原子。(2)(2)注意注意1 13636号元素中的两个特殊元素号元素中的两个特殊元素2424CrCr和和2929CuCu。【解析】【解析】选选A A。B B项项,在书写电子排布式时在书写电子排布式时,不能按填充顺序书写不能按填充顺序书写;C;C项项,d,d轨道全充满时稳定轨道全充满时稳定,应为应为3d3d10104s4s1 1;D;D项违反了洪特规则。项违反了洪特规则。2.2.在在d d轨轨道中道中电电子排布成子排布成 而不能排布成而不能排布成 ,其最直接的根据是其最直接的根据是()A.A.能量最低原理能量最低原理B.B.泡利原理泡利原理C.C.原子原子轨轨道构造原理道构造原理D.D.洪特洪特规则规则【解析】【解析】选选D D。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,基态原子中的电基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同且自旋状态相同,称为洪特规则称为洪特规则,根据题根据题意知意知,4,4个电子占据不同的轨道且自旋方向相同个电子占据不同的轨道且自旋方向相同,所以其根据是洪特规则。所以其根据是洪特规则。【方法【方法规规律】律】(1)(1)对对于复于复杂杂的原子或离子的原子或离子,若直接若直接书书写写电电子排布式有困子排布式有困难难,可先写出原子的原子可先写出原子的原子结结构示意构示意图图,再据此写出再据此写出电电子排布式子排布式,如如(2)(2)离子的离子的电电子排布式的子排布式的书书写方法。写方法。先写出原子的先写出原子的电电子排布式子排布式,再根据再根据电电子的情况子的情况进进行行调调整。如整。如【补偿训练补偿训练】(2015(2015三三亚亚高二高二检测检测)下列原子的外下列原子的外围电围电子排布式不正确子排布式不正确的是的是()A.Fe:3dA.Fe:3d6 64s4s2 2 B.Cr:3d B.Cr:3d4 44s4s2 2C.Ar:3sC.Ar:3s2 23p3p6 6 D.Ni:3d D.Ni:3d8 84s4s2 2【解析】【解析】选选B B。根据洪特规则。根据洪特规则:能量相同的轨道在全充满、半充满、全能量相同的轨道在全充满、半充满、全空时空时,体系能量最低体系能量最低,原子比较稳定原子比较稳定,B,B项应该为项应该为3d3d5 54s4s1 1。探究探究3 3 核外核外电电子排布的表示方法子排布的表示方法研研读读教材教材自主自主认认知知电电子排布式子排布式:(1)(1)概念概念:将将_上所排布的上所排布的电电子数子数标标注在注在该该能能级级符号符号_,_,并按并按照能照能层层从左到右的从左到右的顺顺序排列的式子。如序排列的式子。如钠钠原子的原子的电电子排布式可表示子排布式可表示为为_,_,也可也可简简化化为为_。能能级级右上角右上角1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1Ne3sNe3s1 1(2)(2)电电子排布子排布图图:用方框表示原子用方框表示原子轨轨道道,用不同方向的箭用不同方向的箭头头表示自旋状表示自旋状态态不同的不同的电电子的式子。子的式子。如氮原子的如氮原子的电电子排布子排布图图是是 。合作探究合作探究核心核心归纳归纳(1)(1)电电子排布的表示形式中最能形象表示子排布的表示形式中最能形象表示电电子排布的是哪一种子排布的是哪一种?提示提示:电子排布图。它不仅表示各个能级的电子数目电子排布图。它不仅表示各个能级的电子数目,还表示出在各个还表示出在各个能级的分布。能级的分布。(2)(2)下列原子的最外下列原子的最外层电层电子的表示形式中子的表示形式中,哪一种状哪一种状态态的能量的能量较较低低?氮原子氮原子钠钠原子原子A.3sA.3s1 1B.3pB.3p1 1铬铬原子原子A.3dA.3d5 54s4s1 1B.3dB.3d4 44s4s2 2碳原子碳原子提示提示:据洪特规则据洪特规则,电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道同的原子轨道,且自旋状态相同且自旋状态相同,故故选选B,B,选选A;A;据能量最低原理据能量最低原理,核外核外电子先占有能量低的轨道电子先占有能量低的轨道,再占有能量高的轨道再占有能量高的轨道,中由于中由于s s轨道能量低轨道能量低于于p p轨道轨道,故选故选A;A;中中d d5 5为半充满状态为半充满状态,为相对稳定的状态为相对稳定的状态,所以选所以选A A。(3)(3)判断下列元素原子的判断下列元素原子的电电子排布式是否正确子排布式是否正确,若若错误错误,请说请说明明违违反的原反的原则则,并写出正确的并写出正确的电电子排布式。子排布式。6 6C;1sC;1s2 22s2s2 22p2px x2 22121Sc:1sSc:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d3 32222Ti:1sTi:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1010 提示提示:错误错误,违反了洪特规则违反了洪特规则,正确的电子排布式为正确的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p2 2。错误错误,违反了能量最低原理违反了能量最低原理,正确的电子排布式为正确的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d1 14s4s2 2。错误错误,违反了泡利原理违反了泡利原理,正确的电子排布式为正确的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d2 24s4s2 2。(4)(4)基基态铜态铜原子的核外原子的核外电电子排布式子排布式为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d9 94s4s2 2,这这种表种表示方法正确示方法正确吗吗?为为什么什么?提示提示:不正确。能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状不正确。能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时态时,体系能量较低体系能量较低,原子较稳定原子较稳定,故铜原子的电子排布式应为故铜原子的电子排布式应为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s1 1。【归纳总结归纳总结】1.1.核外核外电电子排布的子排布的书书写方法写方法总结总结:原子原子结结构构示意示意图图含含义义将每个能将每个能层层上的上的电电子子总总数表示在原子核外的式子数表示在原子核外的式子实实例例电电子子排布排布式式含含义义用数字在能用数字在能级级符号右上角符号右上角标标明明该该能能级级上排布的上排布的电电子子数的式子数的式子实实例例K:1sK:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 1简简化化电电子子排布排布式式含含义义为为了避免了避免电电子排布式子排布式书书写写过过于繁于繁琐琐,把内把内层电层电子子达到稀有气体达到稀有气体结结构的部分以相构的部分以相应应稀有气体的元稀有气体的元素符号外加方括号表示素符号外加方括号表示实实例例K:Ar4sK:Ar4s1 1电电子子排布排布图图含含义义每个方框代表一个原子每个方框代表一个原子轨轨道道,每个箭每个箭头头代表一个代表一个电电子子实实例例Al:Al:2.2.电电子排布式子排布式书书写方法的两点写方法的两点认识认识:(1)(1)简单简单原子的核外原子的核外电电子排布式子排布式:按照构造原理将按照构造原理将电电子依次填充子依次填充到能量逐到能量逐渐渐升高的原子升高的原子轨轨道中。道中。例如例如7 7N:1sN:1s2 22s2s2 22p2p3 3。(2)(2)复复杂杂原子的核外原子的核外电电子排布式子排布式:先按能量从高到低排列先按能量从高到低排列,然后再然后再把同一把同一层层的的电电子排在一起。如子排在一起。如2626Fe,Fe,先按能量从高到低排列先按能量从高到低排列为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 23d3d6 6,然后将同一然后将同一层层的的电电子移到一起即可子移到一起即可:1s:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2。过过关小关小练练即即时应时应用用1.1.写出下列粒子的写出下列粒子的电电子排布式或子排布式或电电子排布子排布图图。(1)(1)电电子排布式。子排布式。1717Cl:Cl:;CaCa2+2+:;SS2-2-:;2424Cr:Cr:。(2)(2)电电子排布子排布图图。OO2-2-的的电电子排布子排布图图:;FF的最外的最外层电层电子排布子排布图图:。(3)(3)写出写出AlAl、C C的最外的最外层电层电子排布式子排布式:、。【解题指南】【解题指南】解答本题时应注意以下解答本题时应注意以下3 3点点:(1)(1)明确微粒核外电子数明确微粒核外电子数;(2)(2)书写时必须遵循核外电子排布的三原则书写时必须遵循核外电子排布的三原则;(3)(3)注意电子排布图和外围电子排布图的区别。注意电子排布图和外围电子排布图的区别。【解析】【解析】(1)(1)根据核外电子排布的三个原则进行书写即可。注意离子根据核外电子排布的三个原则进行书写即可。注意离子的电子排布式的最外层电子的变化的电子排布式的最外层电子的变化,如如CaCa2+2+要失去最外层电子要失去最外层电子,而而S S2-2-要要得到得到2 2个电子。个电子。(2)O(2)O2-2-的电子排布式为的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 6,故其电子排布图为故其电子排布图为 。F F的最外层电子排布式为的最外层电子排布式为2s2s2 22p2p5 5,故其电子排布图为故其电子排布图为 。(3)Al(3)Al的最外层为的最外层为M M层层,有有3 3个电子个电子,故其电子排布式为故其电子排布式为3s3s2 23p3p1 1。C C的最外的最外层为层为L L层层,有有4 4个电子个电子,最外层电子排布式为最外层电子排布式为2s2s2 22p2p2 2。答案答案:(1)1s(1)1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p5 51s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 61s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 61s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 1(2)(2)(3)3s(3)3s2 23p3p1 12s2s2 22p2p2 2【互【互动动探究】探究】(1)(1)写出写出2424CrCr外外围电围电子排布式和外子排布式和外围电围电子排布子排布图图。提示提示:2424CrCr外围电子排布式外围电子排布式3d3d5 54s4s1 1,其外围电子排布图为其外围电子排布图为 。(2)(2)写出第写出第4 4周期元素中周期元素中单电单电子数最多的元素的子数最多的元素的电电子排布式。子排布式。提示提示:根据根据(1)(1)可以得出第可以得出第4 4周期中单电子数最多的元素为铬元素周期中单电子数最多的元素为铬元素,根据根据其外围电子排布图可以得出其原子中含有其外围电子排布图可以得出其原子中含有5 5个单电子。个单电子。2.2.下列下列电电子排布子排布图图所表示的元素原子中所表示的元素原子中,其能量其能量处处于最低状于最低状态态的的是是()【解析】【解析】选选D D。A A、C C项违背了能量最低原理项违背了能量最低原理;B;B项违背了洪特规则项违背了洪特规则,故故A A、B B、C C均不为能量最低状态均不为能量最低状态,D,D项为能量最低状态。项为能量最低状态。【补偿训练补偿训练】下列表示式下列表示式错误错误的是的是()A.NaA.Na+的的电电子排布子排布图图:B.NaB.Na+的的结结构示意构示意图图:C.NaC.Na的的电电子排布式子排布式:1s:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1D.NaD.Na的的简简化化电电子排布式子排布式:Na3s:Na3s1 1【解析】【解析】选选D D。钠原子的电子排布式为。钠原子的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1,或写为或写为Ne3sNe3s1 1,Na,Na+的原子核内有的原子核内有1111个质子个质子,核外有核外有1010个电子个电子,结构结构示意图为示意图为 。演讲完毕，谢谢观看！