(讲义)专题2 第1单元 第2课时 原子核外电子的排布-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(苏教版2019)

第2课时　原子核外电子的排布 学习任务 能举例说明原子核外电子排布的构造原理，能用电子排布式、轨道表示式表征1～36号元素基态原子的核外电子排布。 一、原子核外电子排布遵循的原理 1．原子核外电子排布的构造原理 原子核外电子运动状态的描述涉及电子层、原子轨道和电子自旋。为了确定原子核外电子所处的原子轨道，人们需要讨论原子核外电子排布。科学家经过研究发现，电子是按一定顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。 2．原子核外电子的运动(也称原子核外电子的排布)遵循构造原理的三大内容：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。具体内容如下： (1)能量最低原理 电子在原子中所处的状态总是要尽可能使整个体系的能量最低，这样的体系最稳定。即原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态，从而满足能量最低原理。 (2)泡利不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋状态不同的电子，称为泡利不相容原理。电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。 (3)洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在不同的原子轨道上，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低，这个规则称为洪特规则。 3．原子核外电子排布的轨道能量顺序如图： 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋状态不同。 (√) (2)1～36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr元素。 (√) (3)能量关系：1s<2s<3p<3d<4s。 (×) (4)基态氮原子最外层有2个未成对电子。 (×) 二、原子核外电子排布的表示方法 1．电子排布式和轨道表示式 根据原子核外电子排布的原则，我们可以写出原子的电子排布式和轨道表示式。 (1)电子排布式：为了避免电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”、以稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如，基态钠原子的电子排布式：1s22s22p63s1 也可以表示为[Ne]3s1。 (2)轨道表示式：如钠原子的轨道表示式为 2．外围电子排布式 (1)价电子：一般情况下，化学反应只涉及最外层原子轨道上的电子，人们称这些电子为价电子。 (2)价电子排布式 ①主族元素原子最外层电子为价电子，价电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙(Ca)的价电子排布式为4s2，溴(Br)的价电子排布式为4s24p5。 ②过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价电子包括d能级(镧系、锕系除外)上的电子，价电子排布式为(n－1)d1～10ns1～2。如铬(Cr)的价电子排布式为3d54s1，铜(Cu)的价电子排布式为3d104s1。(注意：价层电子全满、全空、半满为稳定状态，原子能量低，称为洪特规则特例。) 三、原子光谱分析原理简介 1．发射光谱：当原子中的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，放出光子，将发出的光通过棱镜就得到原子发射光谱。 2．吸收光谱：将特定波长范围的光通过某种物质的蒸气，原子中的电子吸收光子，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上，然后将透过光通过棱镜，就得到原子吸收光谱。 不同元素的原子中电子发生跃迁时吸收或放出的光是不同的，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的发射光谱或吸收光谱。 现代化学中，人们可通过原子发射光谱或吸收光谱来检测元素，称为光谱分析。历史上许多元素是通过原子光谱分析发现的，如稀有气体氦(其拉丁文的原意是“太阳元素”)就是1868年分析太阳光谱时发现的。 原子的核外电子排布 在原子里，原子核位于整个原子的中心，电子在核外绕核做高速运动，因为电子在离核距离不同的区域中运动，我们可以看作电子是在核外分层排布的。 鲍林近似能级图是美国化学家鲍林根据大量光谱实验数据及理论计算总结出的，并用图来表示的多电子原子中外层能级高低的一般次序。小方块表示原子轨道，能量相同的原子轨道连在一起；能量相近的则归为一组，并用线框框在一起，以表示它们属于同一能级组。相邻能级组之间能量相差比较大，同一能级组的则能量相差较小。也就是说原子轨道的能量与主量子数n、角量子数l都有关，所以21～30号元素的核外电子排布是先排4s能级上、后排在3d能级上。 鲍林近似能级图 [问题1]　根据材料，结合基态原子的核外电子排布的三个规律，写出基态Mn原子的核外电子排布式。 [提示]　根据材料，结合基态原子的核外电子排布的三个规律，写出基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2。 [问题2]　为什么基态铬原子的电子排布式为 1s22s22