化学人教版（2019）选择性必修2 1.1.1原子结构（共67张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 1.1.1原子结构（共67张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 23.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-23 23:11:41 | ||
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文档简介
(共67张PPT)
引 言
------世上万物，神奇莫测
化学研究的是构成宏观物体的物质。
研究物质的组成与结构
研究物质的性质与变化
古希腊的“原性论”的哲学
土、水、气、火
→
原性论认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构
物质的组成与结构如何决定物质的性质与变化呢？
物质的元素组成决定了物质的性质
为什么不同元素有不同性质？
为什么有的元素性质相似？
原子结构不同或相似
原子结构如何决定元素性质？
第一章 原子结构与性质
分子的组成决定了物质的性质
有的分子的组成相同却有不同的性质
O2和O3
CO易燃，
CO2却能灭火
分子式为C2H6O的物质
分子的结构也是决定物质性质的重要因素
可能有两种不同的结构
分子组成完全不同，却由于有类似的结构而有某些近似的性质
第一种磺胺药-对氨基苯磺酰胺用于医学
磺胺药在结构上类似于细菌必须的营养物---对氨基苯甲酸
合成了许多不同结构磺胺药
第二章分子结构与性质
21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质
晶体结构是决定物质性质的一个重要因素
金刚石与石墨
贝壳的无机成分主要是CaCO3
内层叫霰石
外壳叫方解石
晶体结构不同,性质不同
第三章 晶体结构与性质
分子结构
原子结构
晶体结构
结构
性质
决定
原子结构
第一章·第一节
第一课时
能层与能级
基态与激发态、原子光谱构造原理与电子排布式
一、关于原子（“ατομ” atom）
话题1：原子的诞生——宇宙大爆炸
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
其他元素
原子核的熔合反应
大量氢
少量氦
极少量锂
约2h后
宇宙
大爆炸
诞生于
氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。
一、关于原子（“ατομ” atom）
话题1：原子的诞生——宇宙大爆炸
地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅17种，稀有气体元素7种。
(占88.6%)
(占11.1%)
话题2 原子结构模型的演变
1.公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：
万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。
2.道尔顿原子模型(1803年）
原子是坚实的、不可再分的实心球。
（化学原子论）
一、关于原子（“ατομ” atom）
3.汤姆生原子模型(1904年)
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
汤姆生发现了电子
（“葡萄干布丁”模型）
（西瓜模型）
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
4.卢瑟福原子模型（1911年）
原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。
卢瑟福α粒子散射实验
α粒子：带正电荷高能粒子
(4He原子核)
(“行星系式”原子模型)
(核式模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
4.玻尔原子模型(1913年）
又称分层模型：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。
不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。
(电子分层排布模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
5.电子云模型
（1927~1935年）
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
5.电子云模型
（1927~1935年）
现代物质结构学说。 [电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道]
氢原子电子云图
(量子力学模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
“葡萄干布丁”模型（汤姆生1904）
电子分布在均匀的正电荷连续体内
原子结构模型的演变
原子结构模型的演变
实心球模型（道尔顿1803）
原子是不可再分的
1
2
行星模型（卢瑟福1911）
原子由原子核核外电子组成
3
圆形轨道模型（波尔1913）
核外电子在特定轨道上高速运动
4
电子云模型（薛定谔1926）
电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性
5
量子力学的发展
1927年 第五届索尔维会议
19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。
对于原子，科学家最感兴趣的是——
原子核外的电子是如何运动的？
原子核外的电子是如何排布的？
PART 01
能层与能级
原子
原子核
核外电子(-)
质子(+)
中子(不带电）
核电荷数(Z)= 核内质子数= 核外电子数
质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N)
【思考 讨论】
回忆原子相关知识
第三周期第IA族
1920年，丹麦科学家玻尔提出“构造原理”，他认为电子在核外是分层排布的，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”中，由此开启了用原子结构解释元素周期表
钠的原子结构示意图
最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）
次外层电子数最多不超过18个；
倒数第三层不超过32个。
问题：核外电子有什么排布规律？
Na原子第二层上的8个电子的能量是否一样？
玻尔模型
电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。
能层：
就是电子层。
核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层。
然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。
失电子总是先失最外层电子。
能层
核外电子按 不同分成能层，用符号表示如下：
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多可容纳电子数
K
L
M
N
O
P
Q
2
8
18
32
50
72
98
1、第n层最多可容纳的电子数为2n2
2、将能量按从低到高排序为：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
即离原子核越近，能量越低。
能层越高，电子层的能量越高
能量
定义：多电子原子中，同一能层的电子 能量 也可能不同。
将他们分为不同能级。
能级（又叫“电子亚层）
类比：
能层
小学
初中
高中
能级
一年级
二年级
三年级
四年级
五年级
六年级
初一
初二
初三
高一
高二
高三
能级
能级
表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示
如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序
为ns、 、 、nf等
s、p、d、f、g…
np、nd
1.任一能层的能级总是从s开始。
2.能级符号前面用数字表示能层序数。
①能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 个能级。② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为 、 、 、 的2倍。③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是 。
等于
3
1 3 5 7
2n2
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
释疑
能级： s、p、d、f……
，又叫电子亚层
电子在各能级(亚层)上运动是有不同的轨道(即不同的运动状态)，
我们称之为原子轨道
原子轨道 s p d f
轨道数
电子数
每个原子轨道最多容纳一对自旋相反的电子
1
3
5
7
2
6
10
14
玻尔原子模型
这是为什么呢？
第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？（注：本书只要求到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 2×1=2
5p能级 2×3=6
5d能级 2×5=10
5f能级 2×7=14
5g能级 2×9=18
总计50个电子，与前面能层的计算结果相同。
【思考】
注：
①不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。②在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns【即学即练1】
1．在N能层中，能级数目为 A．1 B．4 C．9 D．18
2．下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是A．各能层含有的能级数等于能层序数减1B．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7C．各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍D．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
√
√
焰火
霓虹灯光
激光
激光
与电子跃迁有关的现象
身边的化学
PART 02
基态与激发态
原子光谱
基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高轨道，变成激发态原子
K
L
M
处于最低能量状态的原子
K
L
M
能量
基态原子
激发态原子
资料在线
K
L
M
K
L
M
稳定
不稳定
吸收能量
电子跃迁
能量
资料在线
基态原子
激发态原子
处于最低能量状态的原子
基态原子的电子 吸收 能量后电子会 跃迁 到较高的电子层，变为激发态原子
稳定
不稳定
基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收光子
光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一
吸收光谱
放出光子
发射光谱
不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。
光谱分析仪
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
特征：暗背景，彩色亮线，线状不连续
特征：亮背景，暗线，线状不连续
特征谱线
发现新元素
1868年
1861年
1860年
检测元素
检测含量
光谱分析仪
注：
①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；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。②电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
【即学即练2】
1．对充有氖气的霓虹灯管通电灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是A．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
B．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
C．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
D．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
√
2．下列有关原子光谱的说法中，不正确的是
A．霓虹灯能发出五颜六色的光，发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
B．铯和钕光谱图中有特征的蓝光和红光（请看课本第8页）C．夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关
D．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
√
PART 03
构造原理
电子排布式
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
——核外电子的填充规律
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
构造原理规律：
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
这是为啥？
从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
能级交错：
随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。
电子填充是按3p→4s→3d的顺序
而不是按3p→3d→4s的顺序
能层序数大，但能级的能量不一定高。部分能级有交错现象。
[思考]
为什么K原子的原子结构示意图不是 ,而是
K原子在排满第二层后，先排布3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图是 。
电子排布式
概念：将________上所排布的电子数标注在该能级符号________，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
表示方法：电子排布式中 的数字表示该能级的电子数。如：铝原子电子排布式中各符号、数字的意义为
能级
右上角
能级符号右上角
电子填满了一个能级，
开始填入下一个能级。
电子排布式书写（拓三（1））
“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。
【即学即练3】
写出下列原子或离子的电子排布式：
①8O： ；
②19K： ，可简写为 ；③17Cl： ，可简写为 ；
④16S2－： 。
1s22s22p4
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
[Ar]4s1
[Ne]3s23p5
简单离子如何书写？
先写原子的电子排布式→再考虑得失电子的情况。
O2-：先写O原子的电子排布式为1s22s22p4
再_________，所以O2-的电子排布式为_________。
1s22s22p6
得2个电子
【再练几个！】
写出 氮原子、氖原子、钠原子、氯离子、钠离子、硅原子、钴原子的电子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能级交错
有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr 和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1，可见构造原理是被理想化了的。
电子填充顺序(构造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……
书写顺序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……
【再练几个！】（最好抄下来）
写出 氮原子、氖原子、钠原子、氯离子、钠离子、硅原子、钴原子的电子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p63d74s2
最好都抄下来
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
溴原子的电子排布式
好长，好烦，不想写，这2分我不要了！
要是没有简便方法我就
不！学！！啦！！！
有简单的
简化电子排布式（拓三（2））
如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示：
Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
【练一练】写出下列基态原子的简化电子排布式
①14Si：______________； ②20Ca：_________________；
③21Sc：_____________； ④26Fe：_______________。
[Ne]3s23p2
[Ar]4s2
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
稀有气体的原子序数非常重要！
以稀有气体的元素符号加方括号的部分称为“原子实”
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s24p5
溴原子的电子排布式
可简写为 [Ar]3d104s24p5
结构化学真有意思！真简单！
这2分我拿定了！
我还要学！！！
同一族元素的价电子排布不一定相同，
如第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
要求熟练书写1～36号元素原子的电子排布式
1-36号元素基态原子的电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li 1s2 2s1
4 铍 Be 1s2 2s2
5 硼 B 1s2 2s22p1
6 碳 C 1s2 2s22p2
7 氮 N 1s2 2s22p3
8 氧 O 1s2 2s22p4
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
9 氟 F 1s2 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 钠 Na 1s2 2s22p6 3s1
12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2
13 铝 Al 1s2 2s22p6 3s23p1
14 硅 Si 1s2 2s22p6 3s23p2
15 磷 P 1s2 2s22p6 3s23p3
16 硫 S 1s2 2s22p6 3s23p4
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
17 氯 Cl
18 氩 Ar
19 钾 K
20 钙 Ca
21 钪 Sc
22 钛 Ti
4s1
4s2
4s2
3d1
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
3d2 4s2
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
23 钒 V
24 铬 Cr
25 锰 Mn
26 铁 Fe
27 钴 Co
28 镍 Ni
29 铜 Cu
30 锌 Zn
1s2 2s22p6 3s23p6
3d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d4 4s2
×
3d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d8 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d9 4s2
×
3d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
不符合构造原理
构造原理是被理想化的
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
31 镓 Ga
32 锗 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氩 Ar
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p3
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p4
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p5
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p6
通常,元素周期表只给出价层电子排布。
为突出化合价与电子排布的关系，在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层。
如Na的简化电子排布式 [Ne]3s1，价层电子排布为______。
3s1
价电子的位置：
1）主族、零族元素：最外层电子。
Cl的价层电子排布式：3s23p5
2）副族和第VIII族元素：
价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
Cr的价层电子排布式为3d54s1
价层电子排布式
加油干！！！
库老师课堂
引 言
------世上万物，神奇莫测
化学研究的是构成宏观物体的物质。
研究物质的组成与结构
研究物质的性质与变化
古希腊的“原性论”的哲学
土、水、气、火
→
原性论认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构
物质的组成与结构如何决定物质的性质与变化呢？
物质的元素组成决定了物质的性质
为什么不同元素有不同性质？
为什么有的元素性质相似？
原子结构不同或相似
原子结构如何决定元素性质？
第一章 原子结构与性质
分子的组成决定了物质的性质
有的分子的组成相同却有不同的性质
O2和O3
CO易燃，
CO2却能灭火
分子式为C2H6O的物质
分子的结构也是决定物质性质的重要因素
可能有两种不同的结构
分子组成完全不同，却由于有类似的结构而有某些近似的性质
第一种磺胺药-对氨基苯磺酰胺用于医学
磺胺药在结构上类似于细菌必须的营养物---对氨基苯甲酸
合成了许多不同结构磺胺药
第二章分子结构与性质
21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质
晶体结构是决定物质性质的一个重要因素
金刚石与石墨
贝壳的无机成分主要是CaCO3
内层叫霰石
外壳叫方解石
晶体结构不同,性质不同
第三章 晶体结构与性质
分子结构
原子结构
晶体结构
结构
性质
决定
原子结构
第一章·第一节
第一课时
能层与能级
基态与激发态、原子光谱构造原理与电子排布式
一、关于原子（“ατομ” atom）
话题1：原子的诞生——宇宙大爆炸
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
其他元素
原子核的熔合反应
大量氢
少量氦
极少量锂
约2h后
宇宙
大爆炸
诞生于
氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。
一、关于原子（“ατομ” atom）
话题1：原子的诞生——宇宙大爆炸
地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅17种，稀有气体元素7种。
(占88.6%)
(占11.1%)
话题2 原子结构模型的演变
1.公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：
万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。
2.道尔顿原子模型(1803年）
原子是坚实的、不可再分的实心球。
（化学原子论）
一、关于原子（“ατομ” atom）
3.汤姆生原子模型(1904年)
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
汤姆生发现了电子
（“葡萄干布丁”模型）
（西瓜模型）
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
4.卢瑟福原子模型（1911年）
原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。
卢瑟福α粒子散射实验
α粒子：带正电荷高能粒子
(4He原子核)
(“行星系式”原子模型)
(核式模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
4.玻尔原子模型(1913年）
又称分层模型：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。
不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。
(电子分层排布模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
5.电子云模型
（1927~1935年）
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
5.电子云模型
（1927~1935年）
现代物质结构学说。 [电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道]
氢原子电子云图
(量子力学模型)
话题2 原子结构模型的演变
一、关于原子（“ατομ” atom）
“葡萄干布丁”模型（汤姆生1904）
电子分布在均匀的正电荷连续体内
原子结构模型的演变
原子结构模型的演变
实心球模型（道尔顿1803）
原子是不可再分的
1
2
行星模型（卢瑟福1911）
原子由原子核核外电子组成
3
圆形轨道模型（波尔1913）
核外电子在特定轨道上高速运动
4
电子云模型（薛定谔1926）
电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性
5
量子力学的发展
1927年 第五届索尔维会议
19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。
对于原子，科学家最感兴趣的是——
原子核外的电子是如何运动的？
原子核外的电子是如何排布的？
PART 01
能层与能级
原子
原子核
核外电子(-)
质子(+)
中子(不带电）
核电荷数(Z)= 核内质子数= 核外电子数
质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N)
【思考 讨论】
回忆原子相关知识
第三周期第IA族
1920年，丹麦科学家玻尔提出“构造原理”，他认为电子在核外是分层排布的，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”中，由此开启了用原子结构解释元素周期表
钠的原子结构示意图
最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）
次外层电子数最多不超过18个；
倒数第三层不超过32个。
问题：核外电子有什么排布规律？
Na原子第二层上的8个电子的能量是否一样？
玻尔模型
电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。
能层：
就是电子层。
核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层。
然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。
失电子总是先失最外层电子。
能层
核外电子按 不同分成能层，用符号表示如下：
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多可容纳电子数
K
L
M
N
O
P
Q
2
8
18
32
50
72
98
1、第n层最多可容纳的电子数为2n2
2、将能量按从低到高排序为：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
即离原子核越近，能量越低。
能层越高，电子层的能量越高
能量
定义：多电子原子中，同一能层的电子 能量 也可能不同。
将他们分为不同能级。
能级（又叫“电子亚层）
类比：
能层
小学
初中
高中
能级
一年级
二年级
三年级
四年级
五年级
六年级
初一
初二
初三
高一
高二
高三
能级
能级
表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示
如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序
为ns、 、 、nf等
s、p、d、f、g…
np、nd
1.任一能层的能级总是从s开始。
2.能级符号前面用数字表示能层序数。
①能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 个能级。② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为 、 、 、 的2倍。③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是 。
等于
3
1 3 5 7
2n2
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
释疑
能级： s、p、d、f……
，又叫电子亚层
电子在各能级(亚层)上运动是有不同的轨道(即不同的运动状态)，
我们称之为原子轨道
原子轨道 s p d f
轨道数
电子数
每个原子轨道最多容纳一对自旋相反的电子
1
3
5
7
2
6
10
14
玻尔原子模型
这是为什么呢？
第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？（注：本书只要求到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 2×1=2
5p能级 2×3=6
5d能级 2×5=10
5f能级 2×7=14
5g能级 2×9=18
总计50个电子，与前面能层的计算结果相同。
【思考】
注：
①不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。②在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns
1．在N能层中，能级数目为 A．1 B．4 C．9 D．18
2．下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是A．各能层含有的能级数等于能层序数减1B．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7C．各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍D．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
√
√
焰火
霓虹灯光
激光
激光
与电子跃迁有关的现象
身边的化学
PART 02
基态与激发态
原子光谱
基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高轨道，变成激发态原子
K
L
M
处于最低能量状态的原子
K
L
M
能量
基态原子
激发态原子
资料在线
K
L
M
K
L
M
稳定
不稳定
吸收能量
电子跃迁
能量
资料在线
基态原子
激发态原子
处于最低能量状态的原子
基态原子的电子 吸收 能量后电子会 跃迁 到较高的电子层，变为激发态原子
稳定
不稳定
基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收光子
光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一
吸收光谱
放出光子
发射光谱
不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。
光谱分析仪
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
特征：暗背景，彩色亮线，线状不连续
特征：亮背景，暗线，线状不连续
特征谱线
发现新元素
1868年
1861年
1860年
检测元素
检测含量
光谱分析仪
注：
①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；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。②电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
【即学即练2】
1．对充有氖气的霓虹灯管通电灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是A．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
B．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
C．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
D．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
√
2．下列有关原子光谱的说法中，不正确的是
A．霓虹灯能发出五颜六色的光，发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
B．铯和钕光谱图中有特征的蓝光和红光（请看课本第8页）C．夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关
D．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
√
PART 03
构造原理
电子排布式
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
——核外电子的填充规律
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
构造原理规律：
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
这是为啥？
从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
能级交错：
随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。
电子填充是按3p→4s→3d的顺序
而不是按3p→3d→4s的顺序
能层序数大，但能级的能量不一定高。部分能级有交错现象。
[思考]
为什么K原子的原子结构示意图不是 ,而是
K原子在排满第二层后，先排布3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图是 。
电子排布式
概念：将________上所排布的电子数标注在该能级符号________，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
表示方法：电子排布式中 的数字表示该能级的电子数。如：铝原子电子排布式中各符号、数字的意义为
能级
右上角
能级符号右上角
电子填满了一个能级，
开始填入下一个能级。
电子排布式书写（拓三（1））
“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。
【即学即练3】
写出下列原子或离子的电子排布式：
①8O： ；
②19K： ，可简写为 ；③17Cl： ，可简写为 ；
④16S2－： 。
1s22s22p4
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
[Ar]4s1
[Ne]3s23p5
简单离子如何书写？
先写原子的电子排布式→再考虑得失电子的情况。
O2-：先写O原子的电子排布式为1s22s22p4
再_________，所以O2-的电子排布式为_________。
1s22s22p6
得2个电子
【再练几个！】
写出 氮原子、氖原子、钠原子、氯离子、钠离子、硅原子、钴原子的电子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能级交错
有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr 和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1，可见构造原理是被理想化了的。
电子填充顺序(构造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……
书写顺序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……
【再练几个！】（最好抄下来）
写出 氮原子、氖原子、钠原子、氯离子、钠离子、硅原子、钴原子的电子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p63d74s2
最好都抄下来
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
溴原子的电子排布式
好长，好烦，不想写，这2分我不要了！
要是没有简便方法我就
不！学！！啦！！！
有简单的
简化电子排布式（拓三（2））
如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示：
Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
【练一练】写出下列基态原子的简化电子排布式
①14Si：______________； ②20Ca：_________________；
③21Sc：_____________； ④26Fe：_______________。
[Ne]3s23p2
[Ar]4s2
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
稀有气体的原子序数非常重要！
以稀有气体的元素符号加方括号的部分称为“原子实”
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s24p5
溴原子的电子排布式
可简写为 [Ar]3d104s24p5
结构化学真有意思！真简单！
这2分我拿定了！
我还要学！！！
同一族元素的价电子排布不一定相同，
如第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
要求熟练书写1～36号元素原子的电子排布式
1-36号元素基态原子的电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li 1s2 2s1
4 铍 Be 1s2 2s2
5 硼 B 1s2 2s22p1
6 碳 C 1s2 2s22p2
7 氮 N 1s2 2s22p3
8 氧 O 1s2 2s22p4
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
9 氟 F 1s2 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 钠 Na 1s2 2s22p6 3s1
12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2
13 铝 Al 1s2 2s22p6 3s23p1
14 硅 Si 1s2 2s22p6 3s23p2
15 磷 P 1s2 2s22p6 3s23p3
16 硫 S 1s2 2s22p6 3s23p4
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
17 氯 Cl
18 氩 Ar
19 钾 K
20 钙 Ca
21 钪 Sc
22 钛 Ti
4s1
4s2
4s2
3d1
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
3d2 4s2
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
23 钒 V
24 铬 Cr
25 锰 Mn
26 铁 Fe
27 钴 Co
28 镍 Ni
29 铜 Cu
30 锌 Zn
1s2 2s22p6 3s23p6
3d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d4 4s2
×
3d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d8 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d9 4s2
×
3d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
不符合构造原理
构造原理是被理想化的
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
31 镓 Ga
32 锗 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氩 Ar
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p3
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p4
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p5
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p6
通常,元素周期表只给出价层电子排布。
为突出化合价与电子排布的关系，在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层。
如Na的简化电子排布式 [Ne]3s1，价层电子排布为______。
3s1
价电子的位置：
1）主族、零族元素：最外层电子。
Cl的价层电子排布式：3s23p5
2）副族和第VIII族元素：
价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
Cr的价层电子排布式为3d54s1
价层电子排布式
加油干！！！
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