1.1.1原子结构 课件(共38张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共38张PPT)
第一节
原 子 结 构
不可再分
实心小球
不可再分
实心小球
各种各样
葡萄干
布丁
行星
模型
电子
轨道
能量
人类对于原子结构的探索，对于微观粒子的运动规律进行了长期的思考与探索
德谟克利特
道尔顿
汤姆生
卢瑟福
薛定谔
玻尔
电子云
是化学变化中最小的粒子
是原子的重新组合。
3.原子结构：
核内质子数 = 核外电子数 = 原子序数
质子数（Z） + 中子数（N）
原子
原子核
核外电子(—)
质子(+)
中子
{
{
复习巩固：
1. 原子：
2. 化学反应的实质：
核电荷数(z)=
质量数（A） =
4. 原子核外电子排布：
次外层电子数目不能超过 个，倒数第三层电子数目不能超过 个。
(3)原子最外层电子数目不能超过 个(K层为最外层时不能超过 个)
(2)原子核外各电子层最多容纳 个电子。
(1)核外电子总是尽量先排布在 的电子层；
“一低 四不超”
能量较低
8
2n2
2
18
32
一、能层与能级
1.能层
（电子层）
核外电子按能量不同分成能层，也叫电子层
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多容纳的电子数 2 8 18 32 50 72 98
离核越近的能层，具有的能量越低，电子优先占据低能量能层
能量高低：
K < L < M < N < O < P 2.能级
（又叫电子亚层）
同一能层中，电子的能量还稍有差异，
把一个能层分为1个或若干个能级
①.任一能层的能级总是从s开始，按s、p、d、f ……排序。
②.能级符号前面用数字表示能层序数。
③.能量关系满足E(ns) < E(np) < E(nd) < E(nf)
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
最多电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
④以s、p、d、f 排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7 的二倍
ns np nd nf …
即：
2
6
10
14
（3）第五层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中，各能级最多容纳多少个电子？（只要求到f 能级）
第五能层最多可以容纳的电子数： 2×52 ＝ 50
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
5p能级
5d能级
5f能级
5g能级
2×1=2
2×3=6
2×5=10
2×7=14
2×9=18
总计50个电子，与前面能层的计算结果相同
5s2 5p6 5d10 5f14 5g18
【总结归纳】能层与能级
②能级数 = 能层序数
①任一能层的能级总从s能级开始，按s、p、d、f ……排序
③各能级所在能层的取值
nd→n≥3；
ns→n≥1；
np→n≥2；
······
nf→n≥4；
④以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。
ns np nd nf …
即：
2
6
10
14
⑤每个能层最多容纳的电子数不超过2n2
7个能层：K L M N O P Q
1. 电子在核外是分层排布的，按能量不同分成能层，也叫电子层
离核由近到远，能量由低到高
2.能级
且电子能量的高低：
ns(电子亚层)
1.下列有关能层和能级的叙述中正确的是
A.M能层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子
B.3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子
C.无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2
D.任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级
C
2.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是
A. 1s、2p、3d B. 1s、2s、3s
C. 2s、2p、2d D. 3p、3d、3f
A
3.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为____(填元素符号，下同)，B为_____。
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为
____、_____。
C
Na
N
Mg
二、基态与激发态 原子光谱
发光现象与原子结构有密切的关系，二者有怎么样密切的联系呢？
1）原子光谱的产生
处于能量最低状态的氢原子。
激发态
K
L
M
N
能量
基态
基态原子吸收能量，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。
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。
基态氢原子：
光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
光
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。
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此电子跃迁时发射或吸收光的频率（与波长成反比）也必定不同，故每种元素在光谱中都会形成“特征谱线”。
2）原子光谱的应用
He 氦
① 发现新元素
② 检验元素
不同元素的焰色试验
③制作霓虹灯：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。如Ne的电子吸收能量跃迁后，很快又会放出能量会到较低能级，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以我们看到红光。
1.下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中，正确的是
A.基态时的能量比激发态时高
B.激发态时比较稳定
C.由基态转化为激发态过程中吸收能量
D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
C
2.以下现象与核外电子的跃迁有关的是
①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏
⑤凸透镜聚光　 ⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　
⑦日光灯通电发光　 ⑧冷却结晶
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
3.对焰色试验的描述正确的是
A.焰色试验只是金属单质特有的性质
B.焰色试验是化学变化
C.焰色试验是金属原子从基态跃迁到激发态时，将能量以光的形式
表现出来
D.焰色试验是金属原子或离子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的
激发态或基态时，将能量以光的形式表现出来的现象
D
三、构造原理与电子排布式
1.构造原理
以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
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。
能层
每一行对应一个________。
能级
每个小圈表示一个________。
连线方向：表示_____________________。
电子填入能级的顺序
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
1s；2s 2p；3s 3p；
存在着能级交错
构造原理规律：
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
4s 3d 4p；5s 4d 5p;
6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
2. 能级交错现象：
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
2. 能级交错现象：
从第三能层开始部分能级不完全遵循能层顺序,内层能级能量比外层能级高，称之为能级交错现象.
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p ... ... 记住！
各能级的能量高低顺序：
ns < (n-2)f < (n-1)d < np
3. 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叫电子排布式。
Na：1s22s22p63s1
该能级上的电子数
能级符号
能层序数
提醒: 电子排布虽然存在能级交错，但表示时需要将相同能层的能级写在一块
1s22s22p63s23p63dx4sx4px4dx ┅ 5sx ┅ 5px ……
即：按构造原理顺序填充电子，但书写时同层能级合并在一起。
书写电子排布式的方法
“三步法”书写电子排布式
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。如S的电子排布式是1s22s22p63s23p6
第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子
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......
依照构造原理，写出3、5、10、13、18号元素基态原子的电子排布式，与书后周期表所给排布对照。
原子序数 元素符号 排布式
3 Li
5 B
10 Ne
13 Al
18 Ar
1s22s1
1s22s22p1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s23p6
依照构造原理，写出19、20、21、24、29号元素基态原子的电子排布式， 与书后周期表所给排布对照。
原子序数 元素符号 排布式
19 K
20 Ca
21 Sc
24 Cr
29 Cu
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 5s25p6
当p、d、f能级处于全充满、半充满或全空状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。
特殊原子的核外电子排布式
全充满
半充满
全 空
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
半充满
全充满
47Ag
79Au
1s22s22p63s23p63d104s24p6
5s2
4d9
5s1
4d10
[Xe]
54
6s2
4f14
5d9
6s1
5d10
[Kr]
36
4.简化电子排布式
为了避免电子排布式书写过繁，可以把内层电子达到稀有气体结构的部分写成“原子实”,用[ ]括起来，其余电子补充在外。
熟悉稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡 、118Og 原子的电子排布式
2He 1s2
10Ne 1s22s22p6
18Ar 1s22s22p63s23p6
36Kr 1s22s22p63s23p63d104s24p6
54Xe 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
86Rn 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
118Og 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p6
最外层均为8e—稳定结构(氦为2e—)
ns2np6
写出8、11、14、19、29、31号元素的简化电子排布式
原子序数 元素符号 简化排布式
8 O
11 Na
14 Si
19 K
29 Cu
31 Ga
[He]2s22p4
[Ne]3s1
[Ne]3s23p2
[Ar]3d104s24p1
[Ar] 4s1
[Ar]3d104s1
:表示价电子的式子称为价电子排布式。
5.价电子排布式
为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。
试写出下列原子的价层电子排布：
①13Al：_______；②34Se：_______；③ 29Cu：_______; ④ 26Fe：_______;
3s23p1
4s24p4
3d104s1
3d64s2
特点：
①主族元素的价电子就是最外层电子数；
②过渡金属元素的价电子主要包括：最外层电子和次外层d能级上的电子。
写出8、11、14、19、29、31号元素的价电子排布式
原子序数 元素符号 简化排布式 价电子排布式
8 O
11 Na
14 Si
19 K
29 Cu
31 Ga
[He]2s22p4
[Ne]3s1
[Ne]3s23p2
[Ar]3d104s24p1
[Ar] 4s1
[Ar]3d104s1
2s22p4
3s1
3s23p2
4s1
3d104s1
4s24p1
6. 离子的电子排布式
(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。
(2)原子失去电子形成阳离子时，总是从能量高的能层失去电子，
(3)原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个
能级上。
Na :1s22s22p63s1
如
Na+ :
1s22s22p6
Cl: 1s22s22p63s23p5
如
Cl－:
1s22s22p63s23p6
(失去最外层的3s能级上的电子)
(得到的电子填充在最外面的3p能级上)
一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
【练习】请写出K+、S2－ 、 29Cu2+ 离子的电子排布式
K+ ：1s22s22p63s23p6
S2－ ：1s22s22p63s23p6
Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9
K：1s22s22p63s23p64s1
S ：1s22s22p63s23p4
Cu ：1s22s22p63s23p63d104s1
练习：试写出Fe、 Fe2+ 、Fe3+的电子排布式。
1s22s22p63s23p63d64s2
Fe2+
或者[Ar]3d6
(失去最外层的4s能级上的2个电子)
Fe3+
或者[Ar]3d5
(失去最外层的4s能级上的2个电子和内层3d上的1个电子)
26Fe：
1s22s22p63s23p63d6
1s22s22p63s23p63d5
或者[Ar]3d64s2
总结：价电子排布式排布规律。
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 零族
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ns2np6
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
(n-1)d1ns2
Ⅷ ⅠB ⅡB
8 9 10
(n-1)d2ns2
(n-1)d3ns2
(n-1)d5ns1
(n-1)d5ns2
(n-1)d6ns2
(n-1)d7ns2
(n-1)d8ns2
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2