人教版高二化学选修三1．1原子结构 课件 （共121张PPT）

(共121张PPT)
1.1《原子结构》
教学目标
知识与技能：
1、进一步认识原子核外电子的分层排布
2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系
3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系
4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义
5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布
6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布
7、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布
７、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布
８、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
９、知道原子的基态和激发态的涵义
10、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用
11、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
12、知道原子的基态和激发态的涵义
13、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用
情感和价值观：
充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。
二、教学重点
1.原子核外电子的能层分布及其能量关系
2.原子核外电子的能级分布及其能量关系
三、教学难点：
知道原子核外电子的能级分布及其能量关系
四、教学方法：
讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等
第一章原子结构与性质
第一节原子结构
阅读课文《引言》（1~2页）谈谈你对物质的组成、结构与性质关系的认识
引言
化学研究的是构成宏观物体的物质。
一、研究物质的组成与结构
二、研究物质的性质与变化
思考
二者的关系如何？古希腊的“原性论”哲学和我国古代的炼丹术士认为“吞金可长生”
自然哲学，对这两者的关系是如何认定的？
对物质的研究可以分为：
物质的性质决定了物质的组成。
思考与交流
1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？
2、O2和O3是同素异形体，空气中的O2是须臾不能离开的，而空气中的O3多于1.2mg/L则有害；CO易燃，CO2却能灭火。这由说明了什么问题？为什么？
3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构，前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？
思考与交流
4、下图所示两种物质：前者是第一种用医学的磺胺药，为什么服用此药后可杀死细菌？
5、下图所示是鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么？为什么？
引言
---世上万物，神奇莫测
1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、钠易与一些物质反应。
-----第一章原子结构与性质
2、分子的组成与结构决定性质：
对氨基苯磺酰胺（磺胺药）和对氨基苯甲酸
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。
-----第二章分子结构与性质
性质
3、
晶体的组成与结构决定性质：
金刚石和石墨
方解石和霰石
-----第三章晶体结构与性质
原子是怎样诞生的呢？
阅读课本P4
宇宙大爆炸
宇宙大爆炸
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。
1、有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？
2、你认为[科学史话]中普鲁特的推理是符合逻辑的吗？
1、氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%
（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。
2、不符合，科学假设不同于思辨性推测
看课本第一章彩图
你能了解人们认识原子模型的发展史吗？
1.古希腊原子论
2.道尔顿原子模型(1803年)
3.汤姆生原子模型(1904年)
4.卢瑟福原子模型(1911年)
5.玻尔原子模型(1913年)
6.电子云模型(1926年)
1.古希腊原子论
古希腊哲学家
原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。
（
Democritus
，约公元前
460
年—前
370
年）
原子
德谟克利特
2.道尔顿原子模型(1803年)
英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不同元素化合时，原子以简单整数比结合
。
（化学原子论）
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。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。
（“葡萄干布丁”模型）
（西瓜模型）
原子并不是构成物质的最小微粒----汤姆生发现了电子(1897年)
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。
(“行星系式”原子模型)
(核式模型)
5.玻尔原子模型(1913年)
电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。
(电子分层排布模型)
6.电子云模型(1926年)
现代物质结构学说。波粒二象性。
(量子力学模型)
人类认识原子的过程
人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。
近代原子论
发现电子
带核原子结构模型
轨道原子结构模型
电子云模型
一、开天辟地──原子的诞生
1.现代大爆炸宇宙学理论
宇宙
大爆炸
大量氢
少量氦
极少量锂
其他元素
原子核的熔合反应
约2h后
诞生于
2.氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。
3.所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。
4.地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。
归纳总结
现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原子核的融合反应。这于一百多年前，普鲁特运用思辨性推测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下列说法正确的是
（
）
A、科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的进程
B、普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推理是符合逻辑的
C、“一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支撑，只是一种猜测
D、“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论
C
课堂练习
复习回忆：原
子
结构
原子：是化学变化中最小的粒子
化学反应的实质：是原子的重新组合。
原子的结构
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：
当质子数（核电荷数）>核外电子数时，该粒子是
当质子数（核电荷数）<核外电子数时，该粒子是
阳离子，带正电荷。
阴离子，带负电荷。
核外电子是怎样排布的？
依据核外电子的能量不同：
离核远近：近
远
能量高低：低
高
核外电子分层排布
1
2
3
4
5
6
7
K
L
M
N
O
P
Q
观察1-18号元素的原子结构示意图，讨论为什么原子核外的电子分层运动？
核外电子排布的一般规律
(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。
(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。
说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。
1、下列说法正确的是
（
）
A、某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子
B、最外层达稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C、F-、Na+、Mg2+、Al3+是与Ne原子具有相同电子层结构的离子
D、NH4+与H3O+具有相同的质子数和电子数
课堂练习
CD
在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层（n）即能层。
二、能层与能级
1
、什么叫能层：
能层（既电子层）
低
能层
1
2
3
4
5
…
n
符号
K
L
M
N
O
…
最多电子数
2×12
2×22
2×32
2×42
2×52
2n2
规定:任一能层的能级总是从
s
能级开始，依次称p、d、f、g能级……
能层
K
L
M
N
O
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
最多
电子
数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2、能级（既电子亚层）:在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级。
二、能层与能级
各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数
归纳总结
能级数=能层序数
能层(n)
一
二
三
四
五
六
七
符号
K
L
M
N
O
P
Q
能级(l)
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
······
最多容纳的电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
······
2
8
18
32
2n2
1、在每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（n代表能层）
2、任一能层的能级总的从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。
5、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。
3、各能级所在能层的取值
ns→n≥1；
np→n≥2；
nd→n≥3；
nf→n≥4；
······
4、每一能层最多可容纳2n2个电子
6.各能层、能级中电子能量的高低
⑴同一能层中：
⑵不同能层中：
E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜······
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)＜······
E(2p)＜E(3p)＜E(4p)＜E(5p)＜······
学与问
1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系？
（2n2
）
2、不同能层分别有多少个能级，与能层的序数间存在什么关系？
（所含能级个数＝能层序数
n）
s
1×2＝2
p
3×2＝6
d
5×2＝10
f
7×2＝14
g
9×2＝18
★不同能层中的s、p、d、f、g能级最多能容纳的电子数是相同的，各为：
3、英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？
1、以下能级符号正确的是（
）
A、6s
B、2d
C、3f
D、7p
2、若n=3，以下能级符号错误的是（
）
A．n
p
B．n
f
C．n
d
D．n
s
课堂练习
AD
B
3、下列各电子能层中，不包含
d
能级的是
（
）
A、N能层
B、M能层
C、L能层
D、K能层
CD
三、构造原理与电子排布式
原子核外电子排布必须遵循一定的排布顺序
——构造原理
随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。
（或基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道，叫做构造原理。）
核外电子排布的构造原理图
从第三能层开始存在着“能级交错”。
1s---2s---2p---3s---3p---4s----3d--4p---5s---4d----
1、构造原理：
构造原理中排布顺序的实质
1)相同能层的不同能级的能量高低顺序
：
ns2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：
1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p;
3d<4d
3)
不同层不同能级可由下面的公式得出:
ns
<
(n-2)f
<
(n-1)d
<
np
(n为能层序数)
-----各能级的能量高低顺序
不同能层的能级上，能量有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。
电子填入轨道次序图
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
5s
4d
5p
6s
4f
5d
6p
7s
5f
6d
7p
能量相近的能级划为一组,称为能级组
第一能级组
第二能级组
第三能级组
第四能级组
第五能级组
第六能级组
第七能级组
通式：ns······(n-2)f、(n-1)d、np
2.电子排布式
Na：1s22s22p63s1
能层序数
该能级上排布的电子数
能级符号
K
L
M
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
K
L
M
N
注意：按能层次序书写，按构造原理充入电子。
请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：
（1）N
???????????????????????。
（2）Ne
???????????????????
?。
（3）S
?????????????????????
??。
（4）Ca
??????????????????
??
??。
（5）32Ge
??????????????????
???。
1s22s22p3
1s22s22p6
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p63d104s24p2
思考与交流
电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成【Ne】3s1。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出O、Si、Fe的简化电子排布式吗？
3、简化电子排布式：
[Ne]3s1
写出第8号、14号、26号元素简化电子排布式
上式方括号里的符号的意义是：
钠
Na的简化电子排布：
8O:[He]2s22p4
14Si:[Ne]3s23p2
26Fe:[Ar]3d64p2
表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
练习：1～36号元素的原子核外电子排布式
1～36号元素原子简化核外电子排布式
并不是所有基态原子的核外电子都符合构造原理。
如：
24Cr：
29Cu：
思考与交流
从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理？
洪特规则：半充满、全充满更稳定
1s22s22p63s23p63d104s1
1s22s22p63s23p63d54s1
例题解析
例1
若某基态原子的外围电子排布(外围电子构型)为4d15s2，则下列说法正确的是（
）
A．该元素基态原子中共有3个电子
B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
B
对于主族和0族元素而言，指的是最外层电子排布式，对于副族元素而言，指的是最外层和次外层能量接近的能级的电子排布式。
例2
下列有关认识正确的是（
）
A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n—1
D．各能层含有的电子数为2n2
A
例3
下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的有（
）
A．Sc3+
B．Mg2+
C．Cl-
D．Br-
例4
下列化学用语，不能表示氯离子的是（
）
A．Cl-
D．1s22s22p63s23p6
B
AC
例5
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(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)
B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)
C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)
D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)
AB
1、随着人们对物质结构研究的不断深入，使化学逐渐成为一门科学。根据你所掌握的知识回答下列问题：
(1)19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是(　　)
A．法国的拉瓦锡　　　　
B．瑞典的舍勒
C．英国的道尔顿
D．英国的汤姆生
课堂练习
(2)道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中包含有下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中，不确切的是(　　)
A．只有③
B．只有①③
C．只有②③
D．①②③
D
D
(3)化学开始成为一门科学的标志是(　　)
A．火药的发现
B．质量守恒定律的提出
C．“原子—分子论”的提出
D．氧化还原理论的建立
C
“原子—分子论”是国际化学界于1860年承认的使化学成为一门科学的标志。
２．在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量
。在同一电子层中，各亚层的能量按s、p、d、f的次序
３．理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为
。
越低
增大
。
3S
3P
3d
下列各原子或离子的电子排布式错误的是（
）
A.
Ca2+
1s22s22p63s23p6
B.
O2-
1s22s23p4
C.
Cl-
1s22s22p63s23p5
D.
Ar
1s22s22p63s23p6
BC
练习
3：
练习4
(1)电子排布式为1s22s22p63s23p6
某原子，
则该元素的核电荷数是___
(2)某元素原子的价电子构型为3s23p4,
则此元素在周期表的位置是____________
18
第3周期，第VIA族
6．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
表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是（
）
A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)
B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)
C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)
D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)
5．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是(
)
A?
+1
B?
+2
C?
+3
D?
-1
C
A
8．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（
）
A.
Al
1s22s22p63s23p1
B.
O2-
1s22s22p6
C.
Na+
1s22s22p6
D.
Si
1s22s22p2
7．下列表达方式错误的是（
）
A
甲烷的电子式
B
氟化钠的电子式
C
硫离子的核外电子排布式
1s22s22p63s23p4
D
碳－12原子
126C
D
C
9、　(2009·宁夏统测)某元素的M层有4个p电子，下列叙述错误的是(　　)
A．N层不含电子
B．该元素是S元素
C．L层一定有8个电子
D．原子最外层电子数为4
D
学生阅读见课本P7-8
1、什么是能量最低原理？
2、什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？
3、什么是光谱？光谱分析？
________________________________________________________
,简称能量最低原理。
_________________________叫做基态原子
当基态原子的电子吸收能量后，电子会______________，变成激发态原子。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_________能量。光（辐射）是电子___________能量的重要形式之一。
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态
处于最低能量的原子
跃迁到较高能级
释放
释放
四、能量最低原理、基态、激发态、光谱
（3）基态与激发态的关系
基态与激发态、光谱
（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。
（2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。
吸收能量
释放能量
例如，基态碳原子的最外层电子排布式为2s22p2，而激发态碳原子的最外层电子排布式为2s12p3(有1个2s能级上的电子跃迁到2p能级上)。
不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的_____光谱或____光谱，总称______光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为________。
吸收
发射
原子
光谱分析
氢原子光谱：氢原子光谱为线状光谱。多电子原子光谱较复杂。
光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。
光谱分析：
在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
吸收光谱是处于基态和低激发态的原子或分子吸收辐射（连续辐射）后，将跃迁到各高激发态，此时则形成按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。
发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱。
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等
光谱分析的应用：
①通过原子光谱发现许多元素。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。
又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
科学史话基本内容：
①“光谱”的提出：牛顿，1672年
②“七基色”：“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”
③1859年，德国科学家本生(R.Bunsem)和基尔霍夫(G.Kirchhoff)发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图
④1913年，丹麦科学家波尔建立了量子力学
阅读科学史话：P8~P9
氢原子的光谱
下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图________是原子由基态转化为激发态时的光谱，图________是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。
①③⑤
②④⑥
思考与交流
1、请分析当H原子处于激发态电子排布式为2P1时，其可形成
条发射光谱。
３
解释：比2p能级低的有1s、2s，所以形成的发射光谱可来自2p→2s、2p→1s、2s→1s（先从2p跃迁到2s，再从2s到1s）三种跃迁方式，理论上可形成三条发射光谱。
2、如下三种原子的排布都是激发态吗？A:
1S2
2S2
3S2
，B:1S2
2S2
2P6
3S2
3(PX)1
3(PY)1
3(PZ)1
4S1
，
C:
1S2
2S2
2P6
3S2
3P5
4S1
A不是。因2p2电子跃迁不会占据同一个轨道。
【例1】　下列说法中正确的是(　　)
A．处于最低能量的原子叫做基态原子
B．基态镁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s13p1
C．焰色反应是金属原子从基态跃迁到激发态时，将能量以光能的形式释放出来
D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱
[解析]　基态镁原子的核外电子排布式应为：1s22s22p63s2，故B项不正确；焰色反应是金属原子从激发态跃迁到基态时以光能形式释放能量，C项不对；甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到应是乙物质的吸收光谱，甲相当于光源,所以D项错误。
A
1、判断下列表达是正确还是错误
1）1s22p1属于基态；
2）1s22s2
2p63s2
3p63d54s1属于激发态；
3）1s22s2
2p63d1属于激发态；
4）1s22s2
2p63p1属于基态；
答案：
(1)
x(2)
x(3)√(4)
x
课堂练习
2、下列有几元素的核外电荷数，其中最外层电子数目最多的是（
）
A.
8
B.
14
C.
18
D.
20
3、由下列微粒的最外层电子排布，能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置的是（
）
A．1s2
B．3s23p1
C．2s22p6
D．ns2np3
C
B
五、电子云与原子轨道
思考:
宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?
宏观物体的运动特征：
可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；
可以描画它们的运动轨迹。
电子的运动特征：
电子的质量很小，只有9.11×10-31千克；
核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；
电子的运动速度很大；
测不准
1、电子云
图中
表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次
③电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现概率密度的大小。密：概率密度大；疏：概率密度小。
①电子云表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹。
②一个小黑点不代表一个电子，只是代表电子在此处出现过。
说明：
1s电子在原子核外出现的概率分布图
★量子力学中将这种电子云轮廓图称为“原子轨道”
电子云轮廓图的制作：为了描绘电子云的形状，人们通常按如图所示的方式制作电子云的轮廓图。
2.
原子轨道的特点
s能级的原子轨道图
S能级的原子轨道是球形对称的（原子核位于球心），故只有一个伸展方向，所以s轨道只有一个，呈球形。能层序数n越大（电子能量越大，1s<2s<3s......），原子轨道半径越大。
P能级的原子轨道是哑铃形（或称为纺锤形），的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以P
x,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能层中
P
x,Py,PZ的能量相同。
P能级的原子轨道
d能级的原子轨道图
d能级的原子轨道图
d电子云是花瓣形（梅花形）
d轨道有5个伸展方向(5个轨道)
；
2.
原子轨道
f能级的原子轨道图
f
轨道有7个伸展方向(7个轨道)。
小结：原子轨道的特点
1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的
2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大；
3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同
4.
s能级只有一个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
5、各能级包含的原子轨道数：
第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示（在图中每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子）：
由图总结：
每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？
当电子排布在同一能级时，又什么规律？
2.每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反（用“↓↑”表示）
——泡利原理
3.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋方向相同。
——洪特规则
归纳总结
★核外电子排布遵循的原理:
1.能量最低原理
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。
从元素周期表中查出铜的外围电子排布，它是否符合构造原理。
当一个能级上的电子填充达到全充满，半充满或全空时是一种稳定状态，使得体系的能量较低。
　　　　　－－这就是洪特规则特例。
思考与交流
相对稳定的状态
全充满（p6，d10，f14）
全空时（p0，d0，f0）
半充满（p3，d5，f7）
24Cr原子的电子排布
:
1s22s22p63s23p63d54s1
不是3d44s2
例：
注意
能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”
电子排布
图（轨道表示式）
将每一个原子轨道用1个方框表示，每个箭头代表一个电子,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为轨道表示式。(也可以用圆圈来表示原子轨道)
注意：每个轨道上最多排成2个电子，且自旋方向相反。空轨道指未填充电子的原子轨道。
课堂练习
用轨道表示式表示出铁原子的核外电子排布
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
画出24Cr
的轨道排布式
【例】　下列轨道表示式(每一个小方框表示一个原子轨道)所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是(　　)
A
已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是(　　)
D
想一想
↑↓
↑↓
↑
↑↓
1、当碳原子的核外电子排布由
转变为
时，下列说法正确的是
（
）
A.碳原子由基态变为激发态
B.碳原子由激发态变为基态
C
.碳原子要从外界环境中吸收能量
D.碳原子要向外界环境释放能量
A
C
巩固
2、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（
）
A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大
D
3、下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（
）
A.3s
B.3px
C.3py
D.3pz
D
4、已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下：
11X：1s22s22p6　19Y：1s22s22p63s23p6
20Z：1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是(　　)
C
5、气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（?
?
）
A.
1s22s22p63s23p2→
1s22s22p63s23p1
B.
1s22s22p63s23p3
→
1s22s22p63s23p2
C.
1s22s22p63s23p4
→
1s22s22p63s23p3
D.
1s22s22p63s23p6
4s24p2→
1s22s22p63s23p6
4s24p1
因为3p3,处于半满结构，
半满结构处于稳定所以会吸收的能量更多。
B
小结：
1．各原子轨道的能量高低比较
（1）ns（2）1s<2s<3s<4s
（3）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等：
2Px＝2Py＝2Pz
1s
2s，2p
4s,4p,4d,4f
3s,3p,3d
1
4
9
16
n2
——
2
8
18
32
2n2
2、能层、原子轨道类型及数目、电子数之间的关系
能层
（电子层）
原子轨道类型
原子轨道数目
可容纳电子数
1
2
3
4
n
3．基态原子核外电子排布的规则与思路
①已知核外电子数目先按照能量最低原理从1s排起
②其间应考虑是否需应用泡利原理和洪特规则，特别是要求画外围轨道表示式
③最后考虑是否需要应用量子力学关于全空、半充满、全充满的排布规定，如24Cr、29Cu等原子
★要求：1－36号元素原子
例1、将下列能级按能量由高到低的顺序排列：1S、3P、2P、5d、4S、5f。
题型一、构造原理、能级的能量高低比较
练习：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表示某能级的能量，以下各式中正确的是
（
）
A．E(4s)>
E(3s)>
E(2s)>
E(1s)
B．E(3d)>
E(4s)>
E(3p)>
E(3s)
C．E(5s)>
E(4f)>
E(4s)>
E(3d)
D．E(5s)>
E(4s)>
E(4f)>
E(3d)
AB
请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。
结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。
电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
题型二、核外电子排布：电子排布式、轨道表示式
1、下列有关原子轨道的叙述中不正确的（
）
A.氢原子的2s轨道能量较3p能级低
B.锂原子的2s与5s
轨道皆为球形分布
C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多
D.能层n＝4的原子轨道最多可容纳16个电子
课堂练习
CD
2、基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（
）
A
B
C
D
C
课堂练习
例2：已知下列元素原子的外围电子构型为：
3S2、4S2、4S24P1、3S23P3
、3d54S2。它们分别属于第几周期？第几族？最高化合价是多少？
题型三、外围电子构型
1、判断下列表达是正确还是错误
1）1s22p1属于基态；
2）1s22s2
2p63s2
3p63d54s1属于激发态；
3）1s22s2
2p63d1属于激发态；
4）1s22s2
2p63p1属于基态；
答案：
(1)
x(2)
x(3)√(4)
x
课堂练习
2．图1和图2分别是1s电子的概率概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是（
）
A．图1中的每个小黑点表示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，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置
3．按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（
）
A．1s、2p、3d、4s
B．1s、2s、3s、2p
C．2s、2p、3s、3p
D．4p、3d、4s、3p
C
4．电子排布在同一能级时，总是（
）
A．优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同
B．优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反
C．自由配对，优先占据同轨道，且自旋方向相同
D．自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方相反
A
5．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（
）
A．构造原理
B．泡利原理
C．洪特规则
D．能量最低原理
B
6、下列有关说法正确的是(　　)
A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n－1
D．各能层含有的电子数为2n2
A
7、某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则：
(1)a的M层比N层多___个电子；b的L层比M层少__个电子。a的稳定性______b的稳定性(填“大于”或“小于”)。
(2)写出A原子的电子排布式：_____
__。a的最外层电子的轨道表示式为________。
13
6
大于
1s22s22p63s23p63d64s2
[解析]　本题综合考查了元素推断及核外电子排布规律的综合运用。由于第一、二层电子排布不出现能级交错，由题意知A元素原子的L层已填满，共有8个电子，可得A原子的M层上有14个电子，则A原子的M层电子排布式为3s23p63d6，即可得A原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即A原子为铁原子，其两种阳离子为Fe3＋和Fe2＋，阳离子a的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，阳离子b的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，再根据洪特规则，知a的3d轨道处于半满状态，a比b稳定。
1～20号元素形成的微粒有哪些特点？
1．与稀有气体原子电子层结构相同的离子
①与He原子电子层结构相同的离子有：H－、Li＋、Be2＋。
②与Ne原子电子层结构相同的离子有：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。
③与Ar原子电子层结构相同的离子有：Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。
2．核外电子总数为10的粒子
①阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O＋。
②阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－。
③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
3．核外电子总数为18的粒子
①阳离子：K＋、Ca2＋。
②阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－。
③分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。
4．核外电子总数及质子总数均相同的粒子有
①Na＋、NH4＋、H3O＋；②F－、OH－、NH2－；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2等。
5．元素原子结构的特殊性
①最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。
②最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、Ca。
③最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。
④最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。
⑤最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。
⑥最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。
⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
⑧内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
⑨电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。
⑩电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。
?最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。
?最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。