【课件】能层与能级　构造原理与电子排布式课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第一节原子结构基础课时1能层与能级构造原理与电子排布式第一章原子结构与性质学习任务学习目标1min C自学检测2min“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的粒子。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素的最小粒子，每一种元素有一种原子。丹麦科学家玻尔提出了构造原理，即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。5年后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。能级能层能层与能级原子原子核核外电子(-)质子(+)中子(不带电）核电荷数(Z)=核内质子数=核外电子数质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)【思考讨论】回忆原子相关知识教师点拨25min分层排布玻尔模型电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。能层：就是电子层。1)能层核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层。然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。失电子总是先失最外层电子。能层与能级能层离核距离能量高低符号最多电子数一 二三四五 六七近远低高2LNOPQ83250KM18能层与能级P61.能层电子层2n2注意：最外电子层最多只能容纳_电子(K层为最外层时最多只能容纳_电子)。次外层不超过_，倒数第三层不超过_。8个2个18个32个能层KLMNO能级最多电子数2.能级（电子亚层）P6多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成不同的能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶梯。22 62 6101s 2s 2p4s 4p 4d 4f3s 3p 3d2 610 145s 5p 2 6能级符号：ns、np、nd、nf容纳电子s:2p:6d:10f:14简并轨道：1、3、5、7第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？第五能层最多可以容纳的电子数：25250分别容纳在5s、5p、5d、5f、5g五个能级中。各能级最多容纳的电子数为：5s能级21=25p能级23=65d能级25=105f能级27=145g能级29=18总计50个电子。【思考】1.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_，简称能量最低原理。2.基态原子与激发态原子处于_的原子叫做基态原子，当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。最低状态最低能量基态原子(稳定)释放能量吸收能量激发态原子(不稳定)如:Na1s22s22p63s1如:Na1s22s22p63p1一般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。基态、激发态相互转化与能量的关系光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。基态&激发态 原子光谱一些生活中的光现象霓虹灯激光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关烟花3.原子光谱不同的元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或者释放不同频率的光，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。基态与激发态的关系原子光谱基态原子激发态原子吸收能量释放能量发射光谱吸收光谱能量较高能量最低锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 特征:暗背景 亮线 线状不连续特征:亮背景 暗线 线状不连续注意：同种原子的两种光谱是可以互补的作用：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。原子光谱的应用He氦发现新元素检验元素不同元素的焰色试验不同元素的焰色试验 霓虹灯能发出五颜六色的光，如何从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因？霓虹灯灯管中装载的气体不同，在高压电的激发下发出的光的颜色就不同。例如，在灯管中充入氖气，通电后在电场作用下，氖原子的电子吸收能量跃迁到能量较高的能级，但很快又会以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以看见红色光。类似地，在通电后氩气发蓝色光，氦气发粉红色光；焰色试验就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。焰火呈现五颜六色的原因激发态原子中的电子跃迁到低能级时，多余的能量以光的形式释放出来。释放的能量不同，光的颜色不同。厘清能层与能级的关系厘清能层与能级的关系电子层(能层)不能理解为电子在核外一薄层空间内运动，而是按电子能量不同来划分的。正确。通常状况下，同一能层的电子，根据能量高低分为不同的能级，各能级电子只能在特定的、分立的轨道上运动，同一能级的电子的能量相同。正确。电子吸收能量后可以从低能级跃迁到高能级形成吸收光谱，处于较高能级的电子可跃迁到低能级形成发射光谱。DDs、p、d同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但能层较高的s轨道电子能量则比能层低的p轨道电子能量高18个3d4d4f5d(1)构造原理揭示了原子的核外电子的能级分布，从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如：E(3d)E(4s)E(4f)E(5p)等等(2)构造原理中的电子排布顺序，其实质是各能级的能量高低顺序，即有以下关系：E(ns)E(n-2)fE(n-1)dE(np)(n代表能层序数)构造原理电子填入轨道次序图通式：ns(n-2)f、(n-1)d、np【思考】在多电子原子中，失去电子的顺序是否与电子填充的顺序相反？不一定。原子在填充电子时，由低能量向高能量填充，在3d和4s等能级中出现能级交错现象，先填充4s后再填充3d，但是失去电子的时候，却是先失去最外层的4s电子，后失去3d电子，与填充顺序不一致。由于出现能级交错现象，因此K原子排满第一层、第二层后，先排满3s、3p能级，最后2个电子排进能量较低的4s能级，而不是能量较高的3d能级。根据构造原理知，原子的最外层由ns、np两个能级构成，排满时排12328个电子；次外层由(n1)s、(n1)p、(n1)d三个能级构成，排满时排12325218个电子；倒数第三层由(n2)s、(n2)p、(n2)d、(n2)f四个能级构成，排满时排1232527232个电子。ns、(n-2)f、(n-1)d、np倒数第三层，次外层，最外层2+6+10+14，2+6+10，2+6规律规律构造原理的能级组顺序是要求必须熟记的！巧妙的方法是背能级顺序只背数字，同时要记住各数字相关的轨道符号。7个能级组共7组数字：1、22、33、434、545、6456、7567，找一找数字排列规则，就很容易记住了。-速记能级组Na：1s22s22p63s1能层序数该能级上排布的电子数能级符号KLMFe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能层次序书写（能层低的能级写在左边），按构造原理填充电子。2.电子排布式：将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。3.简化电子排布式如：Ne3s1表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同简化为Na：1s22s22p63s11s22s22p63s23p41s22s22p61s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s11s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p(7)26Fe2+(8)26Fe3+(9)24Cr1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d524Cr:1s22s22p63s23p63d54s129Cu:1s22s22p63s23p63d104s1而不是3d44s2半满稳定全满稳定而不是3d94s2洪特规则：半充满、全充满更稳定全充满p6d10半充满p3d5全空p0d0以上几种情况对称性高，体系稳定，能量较低。电子填充时将尽可能成为这种状态。1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p构造原理与电子排布式构造原理与电子排布式 不一定相同，电子排布式的书写按电子层由里到外和s、p、d顺序，而核外电子填充顺序是按构造原理。过渡元素电子排布式的书写与电子填充顺序不一致。方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构，表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构；O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2。B如某些过渡元素C6最外层电子(价层电子)排布式1s22s22p63s23p2L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。1s22s22p1当次外层为K层时，最外层电子数则为3，则B为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5812，不存在。1s22s22p63s23p63d81s22s22p63s23p63d51s22s22p628Ni、26Fe、N随堂自测A最多6个Bns(n2)f(n1)dnp低高AC电子由低能级跃迁到高能级，原子由基态变为激发态，应吸收能量，产生吸收光谱DCO2SO2MgF2Na和SiArS2-K+Cl-