内容正文:
清单12 原子结构及性质
01 能层与能级
1.能层
(1)含义:根据核外电子的 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 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 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
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
……
……
……
……
最多电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
……
……
……
……
2
8
18
32
……
……
……
2n2
由上表可知:
(1)能层序数 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 (n为能层的序数)。
【例1】(2023下·云南保山·高二校考期末)下列叙述正确的是
A.各能层的原子轨道数按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能级开始到f能级结束
C.钾的M层有8个电子,所以钾的M层有4个轨道
D.各能层含有的原子轨道数为2n2
02 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 状态的原子。
(2)激发态原子:基态原子 能量,它的电子会跃迁到 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。
【例2】(2023下·河南郑州·高二统考期末)下列氟原子激发态的电子排布中能量最高的是
A. B. C. D.
03 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 的顺序称为构造原理。
(2)示意图
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。
【例3】(2023下·安徽黄山·高二统考期末)下列各项叙述中,正确的是
A.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同
B.价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素
C.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
04 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 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 形,能层序数越大,原子轨道的半径 。
②p电子的原子轨道呈 形,能层序数越大,原子轨道的半径 。
(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
【归纳总结】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。
【例4】(2023下·广东清远·高二统考期末)下列说法正确的是
A.原子轨道是指原子运行的轨道
B.电子云中的一个小黑点代表一