G2-選修3-1-2-1基態(tài)原子的核外電子排布

第2

節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表廈門市啟悟中學(xué)高二備課組復(fù)習(xí)回顧：原子結(jié)構(gòu)模型電子云←原子軌道←能量←光譜實(shí)驗(yàn)美麗的煙火與原子的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系?氦被稱為太陽元素，因?yàn)樽畛跏菑奶柹习l(fā)現(xiàn)的，又是如何發(fā)現(xiàn)的呢？氦（Helium），為稀有氣體的一種。元素名來源于希臘文，原意是“太陽”。1868年法國的楊森利用分光鏡觀察太陽表面，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，并認(rèn)為是屬于太陽上的某個(gè)未知元素，故名氦。氦在通常情況下為無色、無味的氣體，是唯一不能在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固化的物質(zhì)。氦是最不活潑的元素。氦的應(yīng)用主要是作為保護(hù)氣體、氣冷式核反應(yīng)堆的工作流體和超低溫冷凍劑。內(nèi)容回顧1、原子核外空間由里向外劃分為不同的電子層2、同一電子層的電子也可以在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)3、不同的軌道的能量不同電子層一二三四五六七……符號(hào)KLMNOPQ……最多電子數(shù)28183250……

電子層一二三四五軌道類型1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……軌道數(shù)1491625最多電子數(shù)28183250

練習(xí)：畫出下列原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖NaSKSeFe？？？核外電子排布？比較下列軌道能量的高低(1)ns_____np_____nd_____nf(2)1s_____2s_____3s_____4s(3)2px_____2py_____2pz(4)3px_____2s(5)3d_____4s＜＜＜＜＜＜==＞?原子核外電子排布的表達(dá)1．電子排布式電子排布式是指用能級(jí)的符號(hào)及能級(jí)中容納電子數(shù)值（能級(jí)符號(hào)右上角數(shù)字）表達(dá)核外電子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。如，鈉原子的電子排布1s22s22p63s1。電子排布式中的內(nèi)層電子排布可用相應(yīng)的稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)來表示，以簡(jiǎn)化電子排布式。以稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)的部分稱為“原子實(shí)”。如，鈉原子的電子排布式可簡(jiǎn)化為：[He]3s1原子核外電子排布的表達(dá)2．軌道表示式軌道表示式，是表示原子核外電子排布的圖式之一，又稱電子排布圖。用一個(gè)方框、圓圈或兩條短線表示一個(gè)給定量子數(shù)n、l、m的原子軌道，用“↑”或“↓”來區(qū)別ms的不同電子。如：F9F1s2s2p1s2s2p交流與討論：研究下列原子的軌道表示式3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p↑↓表示自旋狀態(tài)不同的電子，□表示原子軌道原子核外電子的排布所遵循的原理：1、能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再由里及外依次進(jìn)入能量高的軌道一、基態(tài)原子的核外電子排布【練習(xí)】請(qǐng)按能量由低到高的順序?qū)懗龈髟榆壍馈?s2s2p3s3p3d4s4p4d5s5p…但從實(shí)驗(yàn)中所得的一般規(guī)律，卻是：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p…原子核外電子排布的軌道能量順序7構(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子電子排布圖（即軌道表示式）的主要依據(jù)之一。構(gòu)造原理2、泡利不相容原理：每個(gè)軌道最多容納兩個(gè)自旋

狀態(tài)不同的電子交流研討：碳原子C最外層的p能級(jí)上有三個(gè)軌道，寫出基態(tài)C原子最外層p能級(jí)上兩個(gè)電子的可能排布：3、洪特規(guī)則：在能量相同的軌道上排布時(shí)，電子盡可能

分占不同的軌道，且自旋狀態(tài)相同。原子核外電子的排布所遵循的原則：1．能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再依次進(jìn)入能量高的軌道2．泡利不相容原理：每個(gè)軌道最多容納兩個(gè)自旋狀態(tài)不同的電子3．洪特規(guī)則：在能量相同的軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋狀態(tài)相同■能量最低原理：在不違反泡利不相容原理的前提下，核外電子在各個(gè)原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子體系的能量最低。下列關(guān)于氮原子的軌道表示式是否正確，為什么?思考與探索：ABCDE1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p1s2s2p根據(jù)原子的核外電子排布原則，寫出1-18號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式。練習(xí)：交流與討論1、寫出11Na、13Al的電子排布式和軌道表示式，思考17Cl原子核外電子的排布，總結(jié)第三周期元素原子核外電子排布的特點(diǎn)2、寫出19K、22Ti、24Cr的電子排布式和軌道表示式，思考35Br原子的電子排布，總結(jié)第四周期元素原子電子排布的特點(diǎn)，并仔細(xì)對(duì)照周期表，觀察是否所有原子電子排布都符合前面的排布規(guī)律電子在原子軌道上的排布順序

隨核電荷數(shù)遞增，基態(tài)原子的電子按如下順序填入核外電子運(yùn)動(dòng)軌道：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p…。其中，s、p、d分別有1、3、5個(gè)軌道，每個(gè)軌道只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子，當(dāng)原子最外層的軌道能量相同時(shí)，最后幾個(gè)電子的排布要符合洪特規(guī)則。當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，電子按ns、(n-1)d、np順序排布，這樣的排布方式使體系的能量最低，這一規(guī)律叫“能級(jí)交錯(cuò)”。能量相同的原子軌道在全充滿（s2、p6、d10、f14）、半充滿（s1、p3、d5、f7）和全空（s0、p0、d0、f0）狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。洪特規(guī)則的特例：24Cr1s22s22p63s23p63d54s11s2s2p3s3p3d4s29Cu1s22s22p63s23p63d104s11s2s2p3s3p3d4s能量最低原則：核外電子的排布要使整個(gè)原子的能量最低，以形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反。洪特規(guī)則：

對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能的分占不同的軌道并且自旋方向相同。

小結(jié)：基態(tài)原子的核外電子排布三大原則

■原子中，每個(gè)電子層最多能容納2n2個(gè)電子。每個(gè)能級(jí)最多能容納2(2l+1)個(gè)電子?！鲈趦?nèi)層原子軌道上運(yùn)動(dòng)的電子能量較低，在外層原子軌道上運(yùn)動(dòng)的電子能量較高，因此一般化學(xué)反應(yīng)只涉及外層原子軌道上的電子，人們稱這些電子為價(jià)電子?！鲈氐幕瘜W(xué)性質(zhì)與價(jià)電子數(shù)目密切相關(guān)。■價(jià)電子排布式：表示原子的價(jià)電子排布Fe原子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2Fe原子的價(jià)電子排布式：3d64s2Fe原子的最外層電子排布式：4s2不一樣！若是其他原子，存在相同的可能。如：Na■價(jià)電子是原子在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)能夠用于成鍵的電子，是原子核外跟元素化合價(jià)有關(guān)的電子。在主族元素中，價(jià)電子數(shù)就是最外層電子數(shù)。副族元素原子的價(jià)電子，除最外層電子外，還可包括次外層電子。例如，鉻的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)是3d54s1，6個(gè)價(jià)電子都可以參加成鍵。鑭系元素還能包括倒數(shù)第三層的f電子，可通過原子軌道能量判斷：ns<(n-2)f<(n-1)d<np?！鋈魞r(jià)電子全部參與成鍵，元素表現(xiàn)最高的正化合價(jià)；部分參加成鍵，就有多種化合價(jià)的特性。例如，鉻元素的最高化合價(jià)是+6價(jià)，此外有+5、+4、+3、+2、+1價(jià)等。在非金屬的主族元素中，除了第二周期元素外，一般都有nd空軌道。當(dāng)這些元素跟電負(fù)性更大的元素化合時(shí)，原先最外層上的價(jià)電子可拆開進(jìn)入nd軌道中，然后通過軌道雜化使這些元素表現(xiàn)較高的化合價(jià)?！皟r(jià)電子”百度百科核外電子排布式和價(jià)電子排布式

嘗試寫出19～36號(hào)元素K～Kr的原子的核外電子排布式。鉀K：1s22s22p63s23p64s1鈣Ca：1s22s22p63s23p64s2鉻Cr：1s22s22p63s23p63d54s1鐵Fe：1s22s22p63s23p63d64s2鈷Co：1s22s22p63s23p63d74s2銅Cu：1s22s22p63s23p63d104s1鋅Zn：1s22s22p63s23p63d104s2溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6

4s14s23d54s13d64s23d74s23d104s13d104s24s24p54s24p6

鉻Cr：1s22s22p63s23p63d54s1鐵Fe：1s22s22p63s23p63d64s2銅Cu：1s22s22p63s23p63d104s1溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5基態(tài)原子外層電子填充順序：ns→(n–2)f→(n–1)d→np價(jià)電子電離順序：np→ns→(n-1)d→(n–2)f寫出基態(tài)Cr3+、Fe2+、Cu2+離子的核外電子排布式Cr3+：1s22s22p63s23p63d3Fe2+：1s22s22p63s23p63d6Cu2+：1s22s22p63s23p63d9Cr：1s22s22p63s23p63d54s1Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s15B：1s22s22p16C：1s22s22p2

7N：1s22s22p38O：1s22s22p49F：1s22s22p510Ne：1s22s22p624Cr：1s22s22p63s23p63d54s11s2s2p3s3p3d4s未成對(duì)電子空軌道電子排布式：用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)的右上角表明該能級(jí)上排布的電子數(shù)；為了避免電子排布式過于繁瑣，可以把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示。如：Na:1s22s22p63s1或Na:[Ne]3s1其中24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1和

29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1

符合洪特規(guī)則中的半滿、全滿狀態(tài)。小結(jié)：原子核外電子排布的表示方法練習(xí)與實(shí)踐1．分析下列兩種核外電子的排布是否正確?A．1s22s22p33s2B．1s22s22p52．判斷K原子電子排布式是否正確?A．1s22s22p63s23p63d1B．1s22s22p63s23p54s2C．1s22s22p63s23p64s1D．[Ar]4s13．某原子的第四電子層只有兩個(gè)電子，則該原子第三電子層的電子數(shù)為（）A．8個(gè)B．18個(gè)C．8～18個(gè)D．8～32個(gè)練習(xí)與實(shí)踐4．下列元素原子的價(jià)電子排布不正確的是（）A．20Ca4s2B．24Cr3d44s2

C．18Ar3s23d6D．28Ni3d84s25．第四周期元素原子中未成對(duì)電子數(shù)最多可達(dá)（）A．4個(gè)B．5個(gè)C．6個(gè)D．7個(gè)6．已知下列元素原子的價(jià)電子電子排布為：3s2；3s23p3；4s1；4s24p1；3d54s2，它們分別屬于第幾周期？第幾族？最高化合價(jià)是多少？7．某元素的原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，核外電子排布式為1s22s22p63s23p34s1,試寫出該原子基態(tài)電子排布式：__________________________，基態(tài)原子中有_______個(gè)未成對(duì)電子，該元素是______。（2011福建）30、[化學(xué)——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（13分）氮元素可以形成多種化合物?；卮鹨韵聠栴}：（1）基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布式是____________?！呖荚趺纯?？（2014福建）31．[化學(xué)一物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](13分)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示。（1）基態(tài)硼原子的電子排布式為______________。（2013福建）31．[化學(xué)—物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（13分）（2）NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：②基態(tài)銅原子的核外電子排布式為______________。[Ne]8．按要求填空：(1)Cu的原子結(jié)構(gòu)示意圖為______________________。(2)P的價(jià)電子排布式為_________________________。(3)Fe的電子排布式為__________________________。(4)N的軌道表示式為___________________________。(5)X元素的價(jià)電子排布式是4s24p5，X元素符號(hào)是_____。9．為什么Fe3+的穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2+？當(dāng)鐵原子失去3個(gè)電子后，3d軌道有5個(gè)電子，是半充滿狀態(tài)，體系能量低，比較穩(wěn)定。請(qǐng)精細(xì)閱讀教材，關(guān)注每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)方式，即知識(shí)點(diǎn)的“源”，這就是學(xué)習(xí)化學(xué)所需要的方法。多電子原子中