2.1原子核外电子的运动(第2课时) 课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
2.1原子核外电子的运动
第二课时
一、原子核外电子的排布原理
原子轨道
电子自旋
原子核外电子运动状态的描述
电子层
科学家经过研究发现，电子是按顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。
1、能量最低原理
原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态，从而满足能量最低原理。
构造原理中的能级顺序,其实质是各能级能量由低到高的顺序。
绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。
能量升高
能量升高
7
6
5
4
3
2
1
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
核
外
电
子
填
充
顺
序
图
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s---4f---5d---6p---7s---5f—6d
2
1
电子所排的轨道顺序：
1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
各轨道的能量高低顺序：
ns<(n-2)f<(n-1)d存在着能级交错
能级交错是指电子层数较大的某些轨道的能量反而低于电子层数较少的某些轨道能量的现象。从第4电子层开始出现此现象。
如：E4s电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。
在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，直至2p能级填满……
根据核外电子在能层中的排布规律，画出Ar的原子结构示意图。
核外电子在能级中的排布顺序：
能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数 2 2 6 2 6
1s → 2s → 2p → 3s → 3p
+18
2
8
8
根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。
+19
2
8
8
1
能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填充电子数 2 2 6 2 6 1
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s
电子排布式
是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。
n s x
电子层序数
能级符号
能级上填充的电子数
表示方法：
例：基态原子电子排布式
1s1
1s22s22p2
H
C
“三步法”书写电子排布式
构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。
第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。
Na
1s22s22p63s1
Ar
1s22s22p63s23p6
K
1s22s22p63s23p64s1
1、在书写电子排布式时，电子层序数小的能级要写在左边，不能按填充顺序写。
2、充入电子时按构造原理，而书写时按电子层次序！
Fe
能级交错
Fe原子序数为26，如何写基态原子电子排布式？
4s2
3d6
1s2 2s22p6 3s23p6
电子排布式书写注意：
为了避免电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。
Na
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
K
1s22s22p63s23p64s1
[Ar]4s1
Fe
[Ar]3d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
2、泡利不相容原理
每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。
每一种运动状态的电子只有一个。
由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。
因为s、p、d、f轨道的原子轨道数分别为1，3，5，7个，所以s、p、d、f各原子轨道分别最多能容纳2，6，10，14个电子。
01
02
03
2s2的电子排布图
轨道表示式又称电子排布图,即将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子，是表述电子排布的一种图式。
轨道表示式
↑↓
1s 2s 2p 3s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
1s22s22p63s1
Na
各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列。
方框(也可用圆圈)表示原子轨道
能量相同的原子轨道的方框相连
用箭头表示处于特定自旋方向的电子。
写出以下基态原子可能的轨道表示式
↑↓
1s
He
↑
1s
H
↓
1s
或
↑↑
1s
错，违背了泡利不相容原理
Li
1s
↑↓
↑
2s
Be
1s
↑↓
↑↓
2s
B
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
没有电子的轨道称为空轨道
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在不同的原子轨道上，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低，这个规则称为洪特规则。
3、洪特规则
写出基态碳原子可能的轨道表示式
② C
1s
↑↑
↑↓
↑↓
2s
2p
① C
1s
↑↓
↑↓
↑↓
2s
2p
2p
③ C
↑
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
④ C
↓
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
√
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
半充满:p3、d5、f7
全空:p0、d0、f0
光谱实验发现，能量相同的原子轨道在全满、半满和全空条件时，
体系能量较低，原子较稳定。
洪特规则特例
3d 4s
↑↓
↑
↑
↑
↑
3d 4s
↑
↑
↑
↑
↑
↑
只有一组全满的原子轨道
有两组半满
的原子轨道
写出 24Cr 轨道表示式
29Cu
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
电子排布式
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s22s22p63s23p63d104s1
铁原子的电子排布图
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
写出Fe2+、Fe3+的轨道表示式
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Fe
↑↓
↑
↑
↑
↑
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Fe2+
↑↓
↑
↑
↑
↑
1s 2s 2p 3s 3p 3d
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Fe3+
↑
↑
↑
↑
↑
1s 2s 2p 3s 3p 3d
在化学反应中，一般是原子的外围电子（对于主族元素的原子而言，外围电子就是最外层电子）发生变化。所以，描述原子核外电子排布时，也可以仅写出原子的外围电子排布式（价层电子排布式）。
价电子的位置：
ⅰ对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子
表示方法：nsx或nsxnpy
例如：Cl的价层电子排布式为3s23p5
ⅱ对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (钯4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz或(n-2)fxnsy
例如：Cr的价层电子排布式为3d54s1。
1~36号元素的原子外围电子排布
找出Na、Al、Fe、Mn、Br、Kr价层电子排布式
11Na：3s1
13Al：3s2 3p1
25Mn：3d5 4s2
35Br：4s24p5
26Fe：3d64s2
36Kr：4s24p6
写出29Cu的价层电子排布式和价层电子轨道表示式（价层电子排布图）
价层电子排布式：
价层电子的轨道表示式：
3d 4s
↑
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
3d104s1
表示方法
原子结构示意图
电子式
电子排布式
简化电子排布式
价电子排布式
电子排布图
价层电子排布图
以硫(S)为举例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基态原子核外电子排布的表示方法
——七图式
基态
K
L
M
N
基态氢原子：
处于能量最低状态的氢原子。
二、原子光谱
在通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态。
激发态
K
L
M
N
能量
基态原子吸收能量，其中的电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。
不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。
能量
K
L
M
N
当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。
光
K
L
M
N
光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
不同原子的电子发生跃迁时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。
各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
原子光谱的应用
He 氦
不同元素的焰色试验
检验元素
烟火
发现新元素
原子核外电子排布遵循的原理和规则
原子核外电子排布的表示式
能量最低原理
泡利不相容原理
洪特规则
电子排布式、价电子排布式
轨道表示式（电子排布图)
原子结构示意图
全满、半满、全空相对稳定
课堂小结
1、构造原理揭示的电子排布能级顺序,实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量,以下各式中正确的是(　　)
A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C.E(4s)D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
B　
课堂练习
3.氧离子中电子的运动状态有(　　)
A.3种 B.8种 C.10种 D.12种
C　　　　
2.下列离子中d轨道达半充满状态的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.Cr3+ B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+
D　　　
4.下列各离子或原子的电子排布式错误的是(　　)
A.Ca2+:1s22s22p63s23p6 B.O2-:1s22s22p4
C.K:1s22s22p63s23p64s1 D.Fe3+:1s22s22p63s23p63d5
B　　　
5、(1)写出砷的元素符号　　　　,原子中所有电子占据　　　　　个能级,共占有　　　　个轨道,核外共有　　　　个不同运动状态的电子。
(2)写出元素Ni的名称　　　　,该元素在周期表的位置为第　　　　周期,第　　　　族。
(3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是　　　　,该元素基态原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　。
(4)第三电子层上有　　　　个能级,作为内层最多可容纳　　　　个电子,作为最外层时,最多可含有　　　　个未成对电子。
As
8
18
33
镍
四
Ⅷ
铬(或Cr)　
3
18
3