第1讲核外电子排布与元素周期表课件.ppt

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1、第第1讲讲 核外电子排布与元素周核外电子排布与元素周期表期表考试目标考试目标（1）了解原子核外电子排布）了解原子核外电子排布（2）了解原子核外电子的能级分布，能用）了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（电子排布式表示常见元素（136号）原子号）原子核外电子的排布，了解原子核外电子的运核外电子的排布，了解原子核外电子的运动状态。动状态。(选考内容选考内容)（3）了解元素周期表）了解元素周期表(长式长式)的结构的结构(周期、周期、族族)及其应用。及其应用。（4）知道原子核外电子在一定条件下会发）知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。生跃迁，了解其简单应用。(选考

2、内容选考内容)一、原子核外电子的运动状态一、原子核外电子的运动状态 1、基态和激发态、基态和激发态处于最低能量的原子叫做处于最低能量的原子叫做基态基态原子。原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成较高能级，变成激发态激发态原子。原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。不同元素的原发态乃至基态时，将释放能量。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仪摄取各种元素的电子的

3、吸收光谱或发射光谱，总称光谱，总称原子光谱原子光谱。许多元素是通过原子光。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上谱发现的。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。2、电子云和原子轨道：、电子云和原子轨道：量子力学中：电子质量非常小，运量子力学中：电子质量非常小，运动速度非常快，不可能同时准确测动速度非常快，不可能同时准确测定电子运动的速度和空间位置，没定电子运动的速度和空间位置，没有确定运动轨道，只能采用统计的有确定运动轨道，只能采用统计的方法，作出几率性的判断。方法，作出几率性的判断。电子云是用小黑点的疏密表示

4、在一电子云是用小黑点的疏密表示在一定时间间隔内电子在原子核外定时间间隔内电子在原子核外电子电子出现概率的统计。出现概率的统计。其规律是：在离核近的地方小黑点其规律是：在离核近的地方小黑点密度大，表示电子在此出现的机会密度大，表示电子在此出现的机会多；离核远的地方小黑点密度小，多；离核远的地方小黑点密度小，表示电子出现的机会少。表示电子出现的机会少。注意：氢原子电子云示意图中的小注意：氢原子电子云示意图中的小黑点只是表示氢原子核外的一个电黑点只是表示氢原子核外的一个电子曾经在这里出现过，而绝不是无子曾经在这里出现过，而绝不是无数个电子在核外的运动状态。数个电子在核外的运动状态。常把电子出现的概率

5、约为常把电子出现的概率约为90%的空的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道是用来图称为原子轨道。原子轨道是用来描写原子核外电子在空间运动状态描写原子核外电子在空间运动状态的图象。的图象。S轨道是球形的；轨道是球形的；P轨道是纺锤形的有轨道是纺锤形的有3个轨道，它个轨道，它们互相垂直分别以们互相垂直分别以Px、Py、Pz为符号。为符号。能层序数越大，原子轨道的半径就越大。能层序数越大，原子轨道的半径就越大。二、核外电子的分层排布二、核外电子的分层排布1、能层和能级、能层和能级在多电子原子中，电子的排布分成在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，

6、同一能层的电子能量不同的能层，同一能层的电子能量也可能不同，还可以分成不同的能也可能不同，还可以分成不同的能级。级。电电子子层层（能（能层层）原子原子轨轨道道类类型型（能（能级级）原子原子轨轨道数目道数目最多容最多容纳电纳电子子数数K K（1 1）1s1s12 2L L（2 2）2s 2p2s 2p48 8M M（3 3）3s 3p 3d3s 3p 3d91818N N（4 4）4s 4p 4d 4f4s 4p 4d 4f16163232O O（5 5）5s 5p 5d 5f 5s 5p 5d 5f 5g5g25255050(n)(n)n n 22n2n 2(1)任一能层，能级数任一能层，能级

7、数=能层序数能层序数(2)s、p、d、f的轨道数依次是的轨道数依次是1、3、5、7(3)s、p、d、f可容纳的电子数依次是可容纳的电子数依次是其轨道数其轨道数1、3、5、7的的两倍两倍(4)各电子层最多容纳的电子数为各电子层最多容纳的电子数为2n2n 2个。个。(5)最外层最多容纳最外层最多容纳8个电子；次外层最多个电子；次外层最多容纳容纳18个（若此外层为个（若此外层为1或或2，最多只能，最多只能有有2或或8个电子）；倒数第三层最多只有个电子）；倒数第三层最多只有32个电子（若该层个电子（若该层n=1，2，3，最多只，最多只能有能有2，8，18个电子）个电子）2、基态原子的电子排布的三个原理

8、、基态原子的电子排布的三个原理（1）能量最低原理：基态原子的核外）能量最低原理：基态原子的核外电子排布遵循构造原理，电子总是优电子排布遵循构造原理，电子总是优先排布在能量最低的原子轨道里，然先排布在能量最低的原子轨道里，然后再依次进入能量逐渐升高的原子轨后再依次进入能量逐渐升高的原子轨道，这样使整个原子处于最低的能量道，这样使整个原子处于最低的能量状态。状态。构造原理：构造原理：三层以上的电子层中三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大5-5-基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布(2)2

9、s(4)3s(1)1s(6)4s(9)5s(16)7s(3)2p(12)6s(5)3p(8)4p(11)5p(15)6p(19)7p(7)3d(10)4d(14)5d(18)6d(13)4f(17)5f应用核外电子填入轨应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最不相容原理、能量最低原理、洪德规则，低原理、洪德规则，可以写出元素原子的可以写出元素原子的核外电子分布式核外电子分布式。如如 19K 1s22s22p63s23p64s1 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序规律：能量顺序按照能量顺序按照1s 2

10、s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4 5d 6p 7s能量由低到高能量由低到高即按照即按照ns(n-2)f(n-1)d np顺序排列顺序排列能量高低能量高低1s2s3s 2p3p4p nsnpndnf17Cl的电子排布是的电子排布是1s22s22p63s23p5；若写为若写为1s12s22p63s23p6则违背了能量则违背了能量最低原理最低原理（2）泡利不相容原理：每个原子轨道上）泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只容纳两个电子，且自旋方向相反。最多只容纳两个电子，且自旋方向相反。实例：实例：氮原子的轨道表示式是：氮原子的轨道表示式是：1s 2s 2p不能写成不能

11、写成:1s 2s 2p或或 （3）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，应尽可能分占不同的轨道并且时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同（或平行）。自旋方向相同（或平行）。实例：实例：氮原子的轨道表示式氮原子的轨道表示式不能写成不能写成：1s 2s 2p或或 19种元素原子的外层电子分布有例外种元素原子的外层电子分布有例外 基态原子电子分布基态原子电子分布其中：其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满全充满24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满半充满同样有：同样有：46Pd、47Ag、79Au

12、同样有：同样有：42Mo、64Gd、96Cm当电子分布为全充满当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满半充满(p3、d5、f7)、全空全空(p0、d0、f0)时时,原子结构较稳定原子结构较稳定。例外的还有：例外的还有：41Nb、44Ru、45Rh、57La、58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、93Np。洪特规则的特例：洪特规则的特例：对于同一个能级当电子排布为全充满、对于同一个能级当电子排布为全充满、半充满或全空时是比较稳定的半充满或全空时是比较稳定的 全充满：全充满：p6,d10,f14相对稳定的状态相对稳定的状态 半充满：半充满：p3,d5,f7 全空：全空

13、：p0,d0,f0实例：实例：铬铬 24Cr Ar3d54s1 铜铜 29Cu Ar3d104s13、核外电子排布的表示方法：、核外电子排布的表示方法：（1）原子（离子）结构示意图）原子（离子）结构示意图 实例：实例：Cl原子原子 Cl-离子离子+17287+17288（2）电子排布式：）电子排布式：在能级符号的右上方用数字表示该能在能级符号的右上方用数字表示该能级上排布的电子数的式子。级上排布的电子数的式子。实例：实例：氯：氯：1s22s22p63s23p5 钪：钪：1s22s22p63s23p63d14s2（注：（注：ns2 表示该原子核外的表示该原子核外的n能层数能层数 的的s能级有两个

14、电子）能级有两个电子）为避免电子结构过长，通常把内层为避免电子结构过长，通常把内层已达到稀有气体的电子层写成已达到稀有气体的电子层写成“原原子芯子芯”（原子实），并以稀有气体（原子实），并以稀有气体符号加方括号表示符号加方括号表示 实例：实例：氯：氯：Ne3s23p5 钪：钪：Ar 3d14s2价电子排布式价电子排布式：只标出基态原子的：只标出基态原子的外围电子排布外围电子排布 实例：实例：氯：氯：3s23p5 注意区别注意区别电子式和电子排布式电子式和电子排布式 实例：实例：11Na 的的电子式为电子式为 Na 电子排布式为电子排布式为1s22s22p63s1轨道表示法轨道表示法:它用一个圆

15、圈或一个小它用一个圆圈或一个小方格表示一个原子轨道，在它们的下方格表示一个原子轨道，在它们的下面或上面注明该轨道的能级，用向上面或上面注明该轨道的能级，用向上或向下的箭头表示电子的自旋状态。或向下的箭头表示电子的自旋状态。轨道表示式：用方框表示原子轨道，轨道表示式：用方框表示原子轨道，框内的箭头表示电子的式子框内的箭头表示电子的式子 实例：实例：6C，排布为，排布为 1s 2s 2p轨道表示法轨道表示法三、原子结构与元素周期表三、原子结构与元素周期表1、鲍林近似能级图与周期表的关系：鲍林近似能级图与周期表的关系：能级组能级组 周期周期 元素种数元素种数 7 326 325 184 183 82

16、 81 25-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级 多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1.能级能级KLMNOP3.同一原子，不同电子同一原子，不同电子亚层有能级交错现象：亚层有能级交错现象：如如E5s E4d E5p2.同一电子层：同一电子层：Ens Enp End Enf近似能级图近似能级图近似能级图：近似能级图：按原子轨道能量高低顺序排列的图。按原子轨道能量高低顺序排列的图。能级组：能量相近的能级划为一组能级组：能量相近的能级划为一组能级组内各

17、轨道能量相近，不同能能级组内各轨道能量相近，不同能级组之间能量差别较大。能级组的级组之间能量差别较大。能级组的划分是造成元素周期表中元素划分划分是造成元素周期表中元素划分为周期的本质原因为周期的本质原因 2、元素周期结构、元素周期结构（1）排列原则）排列原则、按原子序数递增的顺序从左到、按原子序数递增的顺序从左到右排列；右排列；、将电子层数相同的元素排成一、将电子层数相同的元素排成一个横行；个横行；、把最外层电子数相同的元素、把最外层电子数相同的元素（个别除外）排成一个纵行。（个别除外）排成一个纵行。（2）周期表结构）周期表结构 周期（周期（7个横行）个横行）、短周期（一、二、三周期）、短周期

18、（一、二、三周期）、长周期（四、五、六、七周、长周期（四、五、六、七周期）期）【不完全周期（第七周期）不完全周期（第七周期）】？族（族（18个纵行）个纵行）、主族（、主族（AA共共7个）个）、副族（、副族（BB共共7个）个）、族（族（8、9、10纵行）纵行）、零族（稀有气体）、零族（稀有气体）三长三短一不全三长三短一不全（其实是三短四长）（其实是三短四长）七主七副零八（三）七主七副零八（三）5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1AAAA AA2二二3456789 10三三11 12B BB B BB B13 14 15 16 17 18四四19 20

19、 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71*72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103*104 105 106 107 108 109 110 111 112（3 3）元素周期表的分区）元素周期表的分区镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95

20、96 97 98 99100 101 102 103Sddspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2最后一个电子一般填入次外层最后一个电子一般填入次外层d亚层亚层区区最后一个电子一般填入次外层最后一个电子一般填入次外层d亚层亚层最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1AAAA AA2二二3456789 10三三11 12B BB B BB B13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

21、 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 57*72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 89*104 105 106 107 108 109 110 111 112（3）元素周期表的分区元素周期表的分区镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102 103Sd

22、dspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2区区最后一个电子填入外层最后一个电子填入外层p亚层亚层最后一个电子一般填入外数第三层最后一个电子一般填入外数第三层 f 亚层亚层5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系（3）元素周期表的分区）元素周期表的分区区区根据最后一个电子填入的亚层确定根据最后一个电子填入的亚层确定最后一个电子填入的亚层最后一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的 s 亚层亚层s最外层的最外层的 p 亚层亚层p一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层d一般为次外层的一般为次

23、外层的 d 亚层亚层,且为且为d10ds一般为外数第三层的一般为外数第三层的 f 亚层亚层f5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系（4）元素周期表的分族）元素周期表的分族族族根据区和最外层、次外层电子数确定根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s、p主族主族(A)，族号最外层电子数，族号最外层电子数d副族副族(B)族号族号(最外层次外层最外层次外层d)电子数电子数ds副族副族(B)，族号最外层电子数，族号最外层电子数f镧系、锕系镧系、锕系5-3-元素周期表元素周期表（5）元素周期表位置元素周期表位置元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族

24、)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 20Ca写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数周期数电子层数四周期四周期最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层s区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数2AACa 为第为第四四周期、周期、A族元素族元素元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 24Cr写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数周期数电子层数 四周期四周期最后一个电子填入次外层最后一

25、个电子填入次外层d亚层亚层 d区元素区元素族数族数(最外层最外层+次外层次外层d)电子数电子数 (1+5)=6BBCr 为第为第四四周期、周期、B族元素族元素元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 47Ag写出电子排布式写出电子排布式 Kr4d105s1周期数电子层数周期数电子层数 五周期五周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，而而d电子数为电子数为10 ds区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数1 BBAg 为第为第五五周期、周期、IB族元素族元素元素在周期表的位置元素在周

26、期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 已知某副族元素已知某副族元素A原子，最后一个电子原子，最后一个电子 填入填入3d 轨道轨道 ，族号，族号3。电子排布式电子排布式 1s22s22p63s23p63d24s1周期数电子层数周期数电子层数=4最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，为为d区元素，最外层电子数区元素，最外层电子数2族数族数(最外层最外层+次外层次外层)电子数电子数3 则则d d电子数电子数=3-2=1=3-2=1四、周期表中部分规律总结四、周期表中部分规律总结（1）最外层电子数大于或等于）最外层电

27、子数大于或等于3而而又小于又小于8的元素一定是主族元素；的元素一定是主族元素；最外层电子数为最外层电子数为1或或2的元素可能是的元素可能是主族、副族或主族、副族或0族（族（He）元素；）元素；原子最外层电子数为原子最外层电子数为8的元素是稀的元素是稀有气体元素（有气体元素（He例外）。例外）。（2）同周期第）同周期第A与与A族元素的原族元素的原子序数：子序数：第第13周期（短周期）元素原子序周期（短周期）元素原子序数相差数相差1；第第4、5周期相差周期相差11；第第6、7周期相差周期相差25。（3）同主族相）同主族相邻邻元素的原子序数：元素的原子序数：第第A、A族，族，上一周期元素的原上一周期

28、元素的原子序数子序数+该周期元素的数目该周期元素的数目=下一同下一同期元素的原子序数期元素的原子序数；第第AA族，族，上一周期元素的原上一周期元素的原子序数子序数+下一周期元素的数目下一周期元素的数目=下一下一周期元素的原子序数周期元素的原子序数。（4）由序数确定位置的方法：由序数确定位置的方法：2He，10Ne,18Ar,36Kr,54Xe,86Rn纵列数纵列数=原子序数原子序数比其小而相近的比其小而相近的稀有气体元素的原子序数。稀有气体元素的原子序数。（5）除第除第族元素以外，原子序数族元素以外，原子序数为奇（或偶）数的元素，元素所在为奇（或偶）数的元素，元素所在族的序数及主要化合价也为奇

29、（或族的序数及主要化合价也为奇（或偶）数。偶）数。（6）若主族元素族序数为若主族元素族序数为m、周期、周期数为数为n,则则当当m/n1时，为非金属元素，时，为非金属元素，m/n值值越大，元素的非金属性越强越大，元素的非金属性越强（7）周期表中特殊位置的元素）周期表中特殊位置的元素族序数等于周期数的元素：族序数等于周期数的元素：H、Be、Al；族序数等于周期数族序数等于周期数2倍的元素：倍的元素：C、S；3倍倍的元素：的元素：O；周期数是族序数周期数是族序数2倍的元素：倍的元素：Li；3倍的元倍的元素：素：Na最高正价与最低负价代数和为零的短周期元最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：素：C、Si；3倍的短周期元素：倍的短周期元素：S；除除H外，原子半径最小的元素：外，原子半径最小的元素：F；短周期；短周期中其离子半径最大的元素：中其离子半径最大的元素：S；最高正化合价不等于族序数的元素：最高正化合价不等于族序数的元素：O、F。