第一节 原子结构-【寒假逆袭自学课】2023年高二化学寒假精品自主预习课（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 【学习目标】 1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。 2.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 3.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号元素的电子排布式。 4.通过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。 5.能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。 【基础知识】 一、能层与能级 1、能层 (1)含义：根据核外电子的 能量 不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。 (2)序号及符号：能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为 2n2 个。 (3)能量关系：能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为 E(K) ＜E(L)＜ E(M) ＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 。 2、能级 (1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的 能量 也可能不同，将它们分为不同 能级 。 (2)表示方法：分别用相应能层的 序数 和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由 低 到高 的排列顺序为ns、np、nd、nf等。 3、能层、能级与最多容纳的电子数 (1)能层序数 等于 该能层所包含的能级数，如第三能层有 3 个能级。 (2)s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为 1 、 3 、 5 、 7 的2倍。 (3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是 2n2 (n为能层的序数)。 二、基态与激发态　原子光谱 1、基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于 最低能量 状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子 吸收 能量，它的电子会跃迁到 较高 能级，变成 激发 态原子。 2、光谱 (1)光谱的成因及分类 (2)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。 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。 2、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。 四、电子云与原子轨道 1、概率密度 1913年， 玻尔 提出氢原子模型，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都可能出现，但出现的 概率 不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的 概率 ；V表示该处的体积)。 2、电子云 (1)定义：处于一定空间 运动状态 的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 (2)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越 密 ，表示概率密度越 大 。 (3)形状 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，能层序数越 大 ，原子轨道的半径越 大 。 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 4、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)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝ n2 。 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 （一）原子核外电子的排布规则 1、泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋 相反 ，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的 电子 。 2、电子排布的轨道表示式(电子排布图) 8O的轨道表示式如下： 例：根据上面回答下列问题： (1)简并轨道： 能量 相同的原子轨道。 (2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向 相反 的一对电子。 (3)单电子： 一个原子 轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。 (4)自旋平行： 箭头同向 的单电子称为自旋平行。 (5)在氧原子中，有 3 对电子对，有 2 个单电子。 (6)在氧原子中，有 5 种空间运动状态，有 8 种运动状态不同的电子。 3、洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入 简并轨道 的