1.1原子结构-2023-2024学年高二化学同步教学讲义（人教版2019选择性必修2）

第一节 原子结构 知识解读·必须会 知识点一 能层与能级 1.能层（也称为电子层） （1)含义：原子核外电子是分层排的，多电子原子的核外电子的能量不同。按电子能量的差异，可将核外电子分成不同的能层。 （2）能层的表示方法及所能容纳的最多电子数 能层序数（n） 电子的能层由内向外排序 一 二 三 四 五 六 七 能层符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 （3）各能层的能量关系：离核越近的能层具有的能量越低，即由K到Q，能层的能量由低到高。 2.能级 （1）含义：在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。不同能量的电子分成不同的能级，如同一能层的电子可分为s、d、f……能级，可表示为ns、np、nd、nf……。 （2）各能层的能级符号和所能容纳的最多电子数 能层 符号 K L M N O 最多电子数 2 8 18 32 能级 符号 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 … 3.能级与能层的关系 知识点二 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，将释放能量。 2.原子光谱与光谱分析 （1）原子光谱：不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 （2）光谱的成因及分类 （3）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。 知识点三 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，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 （2）构造原理示意图 2.构造原理的应用——电子排布式 （1）定义：按能量由低到高的顺序写出各能级符号并用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。可以用来表示基态原子或简单离子的核外电子排布情况。 （2） 电子排布式：将能级上所排布的电子数标注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。 （3）简化的电子排布式：将原子中已经达到稀有气体元素原子结构的部分，用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化的电子排布式。如氧、硫、铁的简化电子排布式分别为[He]2s22p4　[Ne]3s23p4　[Ar]3d64s2 （4）价层电子排布式 ①在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)，其能级上的电子称为价层电子； ②为了便于研究元素化学性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价层电子排布。 知识点四 电子云与原子轨道 1.电子云 （1）概率密度 量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。 用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用ρ表示。 （2）电子云 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。电子云是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。 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。 2.电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。 3.原子轨道 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。 原子轨道 知识点五 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1.泡利原理 （1)电子的自旋状态 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫作自旋。自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。 （2）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，这个原理由泡利首先提出，称为泡利原理。如。 2.电子排布的轨道表达式 将每一个原子轨道用1个方框（也可用圆圈）表示，在方框内标明原子或简单离子核外电子排布的图式称为轨道表示式（又称电子排布图）。例如，O、Na、Ca2+的轨道表示式分别为 3.洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为 ，不能表示为或 洪特规