【課件】第一章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)課件高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

人教版·高中化學(xué)·選擇性必修2第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)1.1.1能層與能級、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜、電子云與原子軌道宇宙大爆炸宇宙大爆炸1.化學(xué)變化中最小的微粒是什么？2.原子能否再分呢？原子如何構(gòu)成？3.原子核的構(gòu)成如何？原子原子核核外電子質(zhì)子中子{{質(zhì)量數(shù)（Ａ）＝質(zhì)子數(shù)（Ｚ）＋中子數(shù)（Ｎ）原子ＺＸＡ原子核核外電子：質(zhì)子：中子：（Ａ－Ｚ）個Ｚ個Ｚ個核電荷數(shù)（Ｚ）＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝原子序數(shù)原子：1、原子的定義：化學(xué)反應(yīng)中的最小微粒。2、原子的結(jié)構(gòu)XAZ±bn±m(xù)知識回顧不同時期的原子結(jié)構(gòu)模型時間或年代1803年1903年1911年1913年20世紀(jì)20年代中期原子結(jié)構(gòu)模型模型名稱

相關(guān)科學(xué)家道爾頓葡萄干布丁模型湯姆孫核式模型盧瑟福電子分層排布模型玻爾量子力學(xué)模型實心球原子模型薛定諤1.能層（電子層）(1)分類依據(jù)：在多電子的原子里核外電子的能量不同，根據(jù)核外電子的能量差異，將核外電子分成不同的能層，即電子層。(2)能層的表示方法及各能層最多容納的電子數(shù)能層一二三四五六七符號K

L

M

N

OPQ最多電子數(shù)2=2×128=2×22

18=2×3232=2×4250=2×5272=2×6298=2×72一、能層與能級①能量規(guī)律：a.原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的電子層上，然后由內(nèi)向外依次排布在能量逐漸升高的電子層。b.能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。②數(shù)量規(guī)律：a.每層容納的電子數(shù)不超過2n2b.最外層電子數(shù)不超過8(K層為最外層時，電子數(shù)不超過2)c.次外層電子數(shù)不超過18d.倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32一、能層與能級2.能級（電子亞層）(2)能級符號和所能容納的最多電子數(shù)(1)多電子原子中,同一能層的電子，能量也可能不同，把它們分為不同的能級（也叫電子亞層），分別用字母s、p、d、f等表示。能層KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…一、能層與能級相同能層，不同能級：ns<np<nd<nf一、能層與能級(3)能層和能級的能量關(guān)系不同能層，同一能級：1s<2s<3s<4s，2p<3p<4p<5p(4)能層和能級的數(shù)量關(guān)系：a.任一能層，能級從s開始，能級數(shù)=能層序數(shù)；b.各能層的能級按照s、p、d、f?排序，依次容納的電子數(shù)為1、3、5、7?的2倍；c.每個能層最多容納的電子數(shù)為2n2；d.不同能層，能級符號相同的不同能級，最多容納的電子數(shù)相同。能層、能級都相同的各原子軌道能量相等：2px=2py=2pz易錯警示能層與能級的認識誤區(qū)(1)任何能層均含有s能級，但不是任何能層均含有s、p、d、f能級。(2)能層就是電子層，各能層具有的能級數(shù)等于能層序數(shù)，例如：K層只有1s能級；L層有2s、2p兩個能級等。(3)從第3能層(M層)開始出現(xiàn)d能級，且3d能級的能量大于4s能級。一、能層與能級能層、能級與最多容納的電子數(shù)、能量之間的關(guān)系能層(n)一二三四五六七符號KLMNOPQ能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s………最多容納電子數(shù)22626102610142………28183250……離核遠近由近到遠不同能層能量逐漸增大同一能層各能級的能量逐漸增大基態(tài)原子:處于最低能量狀態(tài)的原子，基態(tài)原子穩(wěn)定。激發(fā)態(tài)原子:當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高的能級，變成激發(fā)態(tài)原子。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，又躍遷回較低能級，并釋放能量。原子基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量處于最低能量處于較高能量二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。1.基態(tài)與激發(fā)態(tài)2.光譜：按照一定能量次序排列的光帶（可見光光譜、紅外光譜、紫外光譜）二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜特征:黑底彩線,線狀不連續(xù)特征:彩底黑線,線狀不連續(xù)①不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。3.原子光譜二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜③光譜分析:現(xiàn)代化學(xué)中,常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素,稱為光譜分析。②原子光譜的成因與分類3.原子光譜二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜(1)電子躍遷的能量變化與可見現(xiàn)象激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定,電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時,將釋放能量。光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。霓虹燈發(fā)光的原理：充有氖氣的霓虹燈，通電后在電場作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級，且處在能量較高能級上的電子會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜(1)電子躍遷的能量變化與可見現(xiàn)象激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定,電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時,將釋放能量。光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。金屬元素的焰色成因：金屬原子中,核外電子按一定軌道順序排列,軌道離核越遠,能量越高。灼(燃)燒時,電子獲得能量,能量較低的電子發(fā)生躍遷,從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。隨即電子又從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài),便以光(輻射)的形式釋放能量,形成不同的焰色。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜[規(guī)律小結(jié)]1.焰色試驗只是激發(fā)態(tài)原子核外電子的一種能量釋放形式,當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時,其多余的能量以特定波長的光的形式釋放出去,也可稱之為發(fā)射光譜,是元素檢驗的一種有效的方法。2.電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子時發(fā)生的是化學(xué)變化。3.一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜三、電子云與原子軌道1.概率密度1913年，波爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行。量子力學(xué)指出，一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假定的線性軌道上運行，而在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可以算出它們的概率密度分布。P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積

概率密度：ρ=

氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖

小點是1s電子在原子核外出現(xiàn)外出現(xiàn)的概率密度的形象描述

小點越密，表明概率密度越大三、電子云與原子軌道2.電子云：核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述。電子云圖很難繪制，使用不便，我們常使用電子云輪廓圖

電子云輪廓圖的繪制過程三、電子云與原子軌道3.電子云輪廓圖：繪制電子云輪廓圖的目的是表示

的形狀,對核外電子的

有一個形象化的簡便描述。繪制電子云輪廓圖時,把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=

的空間圈出來。

電子云輪廓空間運動狀態(tài)90%原子軌道三、電子云與原子軌道s原子軌道呈___形對稱，即在空間有___個伸展方向，故s軌道只有__個軌道。球11(1)所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是球形,只是球半徑不同同一原子的能層越高，s電子云半徑越大三、電子云與原子軌道P軌道呈_____形，P軌道在空間有__個互相垂直的伸展方向，包括___、__、__共__個軌道。啞鈴3px

3(2)p電子云的形狀是啞鈴狀，有3個互向垂直電子云分別稱為Px、Py、Pzpy

pz三、電子云與原子軌道(3)d電子云的形狀更復(fù)雜，不做研究三、電子云與原子軌道ns能級各有

個軌道，np能級各有

個軌道，nd能級各有

個軌道，nf能級各有

個軌道。1573能層數(shù)KLMNOPQn能級數(shù)1234567軌道n23.原子軌道：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。1.找出下列條件下能級的數(shù)目，并寫出其能級符號：A.n=1B.n=2C.n=3D.n=42.找出下列條件下原子軌道的數(shù)目，并寫出其能級符號：A.n=1B.n=2C.n=311s22s2p33s3p3d44s4p4d4f11s42s2p(2px2py2pz)3s3p(3px3py3pz)3d(5種)三、電子云與原子軌道三、電子云與原子軌道3.下列軌道含有軌道數(shù)目為3的是()A、1sB、2pC、3pD、4d4.3d軌道中最多容納電子數(shù)為()A、2B、10C、14D、185.第三電子層含有的軌道數(shù)為()A、3B、5C、7D、96.第三能層中能量最高的軌道是()A、3SB、3pC、3dD、3fBCBDC授課人：長沙縣實驗中學(xué)王姣人教版·高中化學(xué)·選擇性必修2第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)1.1.2構(gòu)造原理與電子排布式一、構(gòu)造原理與電子排布式1.構(gòu)造原理：以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構(gòu)造原理。每一行對應(yīng)一個能層每一小圈對應(yīng)一個能級各圓圈間連接線的方向表示隨核電荷數(shù)遞增而增加的電子填入能級的順序1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d構(gòu)造原理規(guī)律：ns(n-2)f(n-1)dnp核

外

電

子

填

充

順

序

圖一、構(gòu)造原理與電子排布式從第三能層開始出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，能級交錯排列的順序即電子能量由低到高的順序，即Ens＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp能級交錯：隨著電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的，電子按能量由低到高的順序填充的現(xiàn)象。源于光譜學(xué)事實構(gòu)造理論是一個思維模型，是個假想過程能量順序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p……一、構(gòu)造原理與電子排布式構(gòu)造原理中排布順序的實質(zhì)——各能級的能量高低順序

(1)相同能層的不同能級的能量高低順序：(2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序：(3)不同層不同能級可由下面的公式得出:

ns＜np＜nd＜nf1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4dns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np(n為能層序數(shù))一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：(1)電子自旋電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相反的電子。提示：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。②能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運動狀態(tài)，電子的能量與能層、能級有關(guān)，電子運動的空間范圍與原子軌道有關(guān)。

③一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子。

一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：(2)泡利原理（泡利不相容原理）：一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理，用↑↓表示。能級spdf原子軌道數(shù)1357最多容納電子數(shù)261014填多少一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：(2)泡利原理能層（n）12345符號KLMNO能級sspspdspdfspdfg軌道113135135713579軌道容納電子數(shù)226261026101426101418最多容納電子數(shù)28183250一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：(3)洪特規(guī)則怎么填基態(tài)原子中，填入能量相同的原子軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行（自旋方向相同），稱為洪特規(guī)則。它不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子。當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同。簡并軌道C：1s22s22p2√洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言的,并不適用于電子填入能量不同的軌道。一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：洪特規(guī)則特例：有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿、半充滿、全空狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f14半充滿:p3、d5、f7全空:p0、d0、f0(3)洪特規(guī)則一、構(gòu)造原理與電子排布式2.基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律：(4)能量最低原理－－自然界的普適規(guī)律多電子原子在基態(tài)時原子核外電子優(yōu)先占有能量最低的軌道，然后依次進入能量高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。一、構(gòu)造原理與電子排布式3.電子排布式：將能級上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級符號的右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子。原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式Li:

1s22s1Na：1s22s22p63s1能層序數(shù)能級符號該能級上排布的電子數(shù)Fe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構(gòu)造原理充入電子。KLM一、構(gòu)造原理與電子排布式1-36號元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式K

L

MNO1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s22s14鈹Be1s22s25硼B(yǎng)1s22s22p16碳C1s22s22p27氮N1s22s22p38氧O1s22s22p49氟F1s22s22p510氖Ne1s22s22p6一、構(gòu)造原理與電子排布式1-36號元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式K

L

MNO11鈉Na1s22s22p63s112鎂Mg1s22s22p63s213鋁Al1s22s22p63s23p114硅Si1s22s22p63s23p215磷P1s22s22p63s23p316硫S1s22s22p63s23p417氯Cl1s22s22p63s23p518氬Ar1s22s22p63s23p619鉀K1s22s22p63s23p620鈣Ca1s22s22p63s23p6

4s1

4s2一、構(gòu)造原理與電子排布式1-36號元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式K

L

MNO21鈧Sc1s22s22p63s23p64s222鈦Ti23釩V24鉻Cr25錳Mn26鐵Fe27鈷Co28鎳Ni29銅Cu30鋅Zn

3d1

3d11s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2半充滿全充滿相對穩(wěn)定的狀態(tài)：全充滿：p6d10全空：p0d0半充滿：d5基態(tài)鉻、銅的核外電子排布不符合構(gòu)造原理一、構(gòu)造原理與電子排布式1-36號元素基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)元素名稱元素符號電子排布式K

L

MNO31鎵Ga1s22s22p63s23p63d104s24p132鍺Ge1s22s22p63s23p63d104s24p233砷As1s22s22p63s23p63d104s24p334硒Se1s22s22p63s23p63d104s24p435溴Br1s22s22p63s23p63d104s24p536氪Kr1s22s22p63s23p63d104s24p6一、構(gòu)造原理與電子排布式4.電子排布的軌道表示式（電子排布圖）：將每一個原子軌道用一個方框（或圓圈）表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子分布的式子。（1）方框表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連，能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況、自旋方向。(2)箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子,“↑↓”稱電子對,“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子)，如基態(tài)氧原子有2個未成對電子。

(3)箭頭同向的單電子稱自旋平行,如基態(tài)氧原子有2個自旋平行的2p電子。

(4)通常應(yīng)在方框下方或上方標(biāo)記能級符號。有時畫出的能級上下錯落，以表達能量高低不同。

He：O：一、構(gòu)造原理與電子排布式以鋁原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：鋁原子外層成對電子對的數(shù)目為6,有一個單電子。一、構(gòu)造原理與電子排布式5.簡化電子排布式：Na：1s22s22p63s1表示鈉的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。[Ne]3s1仿照Na的簡化電子排布式，寫出O、Si、Fe的簡化電子排布式方括號：內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號的形式表示O[He]

2s22p4Si[Ne]3s23p2Fe[Ar]

3d6

4s2一、構(gòu)造原理與電子排布式6.價層電子排布式：為突出化合價與電子排布式的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層。Fe電子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2簡化電子排布式：[Ar]3d64s2

價層電子排布式：3d64s2

請寫出Na、Al、Cl、Mn、Br的價層電子排布式。Na：3s1Al：3s23p1Cl：3s23p5Mn：3d54s2Br：4s24p5

一、構(gòu)造原理與電子排布式按構(gòu)造原理寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡的基態(tài)原子的最外層電子排布；除氦外它們的通式是什么？He1s2Ne2s22p6Ar3s23p6Kr4s24p6Xe5s25p6Rn6s26p6通式：ns2np6一、構(gòu)造原理與電子排布式電子排布式的書寫1.簡單原子的電子排布式(1)按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如(2)簡化電子排布式：把內(nèi)層電子達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，以相應(yīng)稀有氣體元素符號外加方括號來表示。如Na的核外電子排布式為1s22s22p63s1，其中第一、二電子層與Ne(1s22s22p6)的結(jié)構(gòu)相同，所以其電子排布式可簡化為[Ne]3s1；K的核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。微粒電子排布式微粒電子排布式C1s22s22p2Ne1s22s22p6Cl1s22s22p63s23p5K1s