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第一节 原子结构
第2课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道
第一章 原子结构与性质
利用STM观察原子
[学习目标]
1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型
熟练书写1～36号元素原子的电子排布式(重、难点)。
2.通过对原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的
描述方法。
视频导学
思考交流：多电子原子的核外电子分能层排布，各能层能级又是如何填入的？
初步了解构造原理
一、构造原理与电子排布式
1.构造原理
(1)含义：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。
每一行代表一个能层
每个圆圈代表一个能级
连线的方向表示电子填入能级的顺序
电子填充顺序：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
(2)示意图：
2.电子排布式
(1)表示方法：按照构造原理，电子填满了一个能级再填入下一个能级
基态原子的电子排布式
如13Al：
1s2 2s22p6 3s23p1
能层
能级
能级上的电子数
21Sc：
1s2 2s22p6 3s23p6 3d14s2
特别提醒：能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序书写。
21Sc最后两个能级填充顺序4s23d1，但是在书写时为3d14s2。
一、构造原理与电子排布式
2.电子排布式
(2)能级交错
电子按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充
19K：
26Fe：
1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6 3d64s2
能量：4s＜3d
3.简化电子排布式
内层电子排布用相应稀有气体元素符号加“[ ]”来表示
19K：
26Fe：
[Ar] 4s1
[Ar] 3d64s2
N：[He]2s22p3 Na：[Ne]3s1 Ca：[Ar]4s2
一、构造原理与电子排布式
4.价层电子排布(外围电子排布)
价电子层：化学反应中可能发生电子变动的能级
为突出化合价与电子排布的关系
温馨提示：
主族元素的价层电子为最外层电子，
过渡元素含次外层部分能级。
26Fe：
3d64s2
N： 2s22p3 Na：3s1 K：4s1 Ca：4s2
一、构造原理与电子排布式
当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。以Cr为例，电子排布不符合构造原理。
特别提醒
24Cr：
1s22s22p63s23p6
3d44s2
按构造原理
3d54s1
半充满状态时，较稳定
3d54s1
(或[Ar]3d54s1)
29Cu：
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
一、构造原理与电子排布式
思考交流
1. 写出下列基态原子的核外电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。
(1)9F：_____________________________；
(2)16S：_________________________________；
(3)19K：_______________________________；
(4)21Sc：______________________________________。
1s22s22p5 [He]2s22p5 2s22p5
1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 3s23p4
1s22s22p63s23p64s1 [Ar]4s1 4s1
1s22s22p63s23p63d14s2 [Ar]3d14s2 3d14s2
一、构造原理与电子排布式
2.请写出K＋、S2－、29Cu2＋的电子排布式。
K＋：1s22s22p63s23p6 S2－：1s22s22p63s23p6 Cu2＋：1s22s22p63s23p63d9
思考交流
3.某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法不正确的是
A.该元素原子中共有25个电子
B.该元素原子核外有4个能层
C.该元素原子最外层共有2个电子
D.该元素原子M能层共有8个电子
一、构造原理与电子排布式
√
3s23p63d5
13
二、电子云与原子轨道
1.概率密度
玻尔氢原子模型：电子在线性轨道上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处出现的概率不同
概率密度(ρ)：ρ＝ (P：电子在某处出现的概率，V：该处的体积)
2.电子云
(1)定义：一定空间运动状态的电子在核外空间的概率密度分布的形象化描述
(2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，
小点越密，表示概率密度越大。
小黑点的意义是什么？电子吗？
氢原子电子云图
90%
二、电子云与原子轨道
2.电子云
(3)形状：
s电子云
球形 —— 只有一种空间伸展方向
p电子云
哑铃形 —— 有三种空间伸展方向，
分别相对于x、y、z轴对称
相互垂直
二、电子云与原子轨道
3.原子轨道
(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)形状：
①s电子的原子轨道呈球形
能层序数越大，原子轨道的半径越大
②p电子的原子轨道呈哑铃形
二、电子云与原子轨道
3.原子轨道
(3)各能级所含有的原子轨道数目
能级符号 ns np nd nf
轨道数目 1 3 5 7
二、电子云与原子轨道
思考交流
1.正误判断
(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转
(2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子
(3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
(4)2px、2py、2pz的能量相等
√
×
×
×
2.图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是
A.图1中的每个小点表示1个电子
B.图2表示1s电子只能在球体内出现
C.图2表明1s轨道呈圆形，有无数条对称轴
D.图1中的小点表示某一时刻，电子在核外所处的位置
√
二、电子云与原子轨道
小点表示空间各电子出现的概率
球形
在界面内出现该电子的概率大于90%，界面外出现该电子的概率不足10%
思考交流
3.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是
A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加
B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动
C.电子云是笼罩在原子核外的云雾
D.电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小
√
4.元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。
(1)电子排布式中的n＝____；原子中能量最高的是_____电子，其电子云在空间有_____________________方向，原子轨道呈______形。
(2)元素X的名称是_____。
2
2p
三种互相垂直的伸展
哑铃
氮
二、电子云与原子轨道
任何能层的s能级都只有1个原子轨道，与能层序数的大小无关
电子在p轨道上绕核高速运动
电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子出现的概率，小点的疏密表示电子在核外空间出现的概率大小。
原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。
能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如：
(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示，在同一能层中px、py、pz的能量相同。
(3)每个能层上原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数＝n2。
归纳总结
二、电子云与原子轨道
自我测试
1.下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A.Mg2＋：1s22s22p6
B.Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
C.O2－：1s22s22p6
D.Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
√
核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1
Cr的d能级处于半充满的稳定状态
自我测试
2.如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是
A.s能级和p能级的原子轨道形状相同
B.每个p能级都有6个原子轨道
C.s能级的原子轨道半径与能层序数有关
D.钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动
√
s轨道为球形，p轨道为哑铃形
每个p能级有3个原子轨道
能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小
钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动
自我测试
3.(1)基态B原子的电子排布式为_______________________。
(2)基态N原子的价层电子排布为________。
(3)Se原子的原子序数为______，其M层的电子排布为___________。
(4)Li3N晶体中氮以N3－形式存在，基态N3－的电子排布式为___________
______________。
(5)基态镓(Ga)原子的电子排布式：_____________________________________。
(6)北京奥运会主体育场“鸟巢”使用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢。
基态钒原子的价层电子排布为___________。
1s22s22p1(或[He]2s22p1)
2s22p3
34
3s23p63d10
1s22s22p6
(或[He]2s22p6)
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
3d34s2
自我测试
4.(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_________________；
②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：___________；
(2)某元素的最外层电子排布是4s24p5，则其元素符号为_____。
(3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为____，该能层有____个能级。
(4)写出基态砷原子的简化电子排布式：______________，砷位于元素周期表中第____周期第______族。
1s22s22p63s23p2
1s22s22p1
Br
M
3
[Ar]3d104s24p3
四
ⅤA
谢谢
