第一章第一节第1课时　能层与能级　构造原理学习讲义2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第 5 页 共 14 页 原子结构与性质学习提纲 第一节　原子结构 第1课时　能层与能级　构造原理 课程 标准 1.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生跃迁。 2．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。 3．了解构造原理，熟记基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。 【必备知识】 一 能层与能级 1．能层 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)根据多电子原子中，同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。 (2)能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f……组合在一起来表示，如第n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。 (3)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s、3p、3d。 (4)s、p、d、f能级可容纳的最多电子数为1、3、5、7的2倍。 3．能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系 能层 (n) 一 二 三 四 五 六 七 …… 符号 K L M N O P Q …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … …… 容纳 最多 电子 数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …… 2 8 18 32 …… … … 2n2 二 能层与能级的认识与理解 人类对原子的认识史可以大致划分为5个阶段： (1)古代原子论；(2)道尔顿模型；(3)汤姆孙原子模型和卢瑟福原子模型；(4)玻尔原子模型；(5)电子云模型。 其中，玻尔原子模型(又称分层模型)是指，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“壳层”中绕核运动。 在多电子原子中，同一能层内的电子，能量可能不同，据此把它们分成不同能级。 三 基态与激发态　原子光谱 1．基态与激发态 (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，变为激发态原子。 2．原子光谱 (1)光谱的成因与分类 (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。 四 构造原理与电子排布式 1．构造原理 随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个能级。 2．电子排布式 将该能级的电子数标在能级符号的右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。 (1)简单原子的电子排布式 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如： 6C：1s22s22p2；10Ne：1s22s22p6； 17Cl：1s22s22p63s23p5；19K：1s22s22p63s23p64s1。 (2)复杂原子的电子排布式 对于较复杂原子的电子排布式，应先按照构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。 如26Fe，先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 (3)简化电子排布式 如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。 【素养养成】 1．能层、能级的有关规律 (1)每一能层最多可容纳的电子数为2n2。 (2)在每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf…… (3)任一能层的能级总是从s能级开始，能级数等于该能层序数，即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。 (4)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1,3,5,7…的2倍。 (5)不同能层的同一能级所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子。 2．能层中各能级之间的能量大小关系 3．构造原理的实质 构造原理中的能级顺序，其实质是各能级能量由低到高的顺序。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。 4．能级交错 当出现d能级时，电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充电子；当出现f能级时，电子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的顺序填充电子。从第三能层开始，各能级高低不完全符合能层顺序，产生了能级交错排列，这种现象被