1.1.2构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道-2024-2025学年高二化学同步教学课件（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 第一讲 原子结构 第二课时 1 目录 CONTENTS 前言 01 构造原理与电子排布式 02 电子云与原子轨道 03 2 前言 01 3 一、前言 那么，核外电子在能层中依据什么规律排布？核外电子在能级中的排布又可以如何表示？ 核外电子按能量不同分成不同的能层，同一能层的电子，还被分成不同能级 4 构造原理与 电子排布式 02 5 1.构造原理 二、构造原理与电子排布式 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。 Q P O N M L K 小圆圈表示一个能级 每一行对应一个能层 箭头引导的曲线显示 递增电子填入能级的 顺序 6 【例1】请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。 第一步 根据构造原理列出能级排布的顺序 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 【例1】请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。 第二步 将核外电子依次填入其中 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 2 5 作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 按照构造原理，元素的核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和一个核外电子，就得到一个基态原子的电子排布。 电子填满了一个能级，就开始填入下一个能级，由此构建了元素周期表中各元素的基态原子的电子排布。 例如，从氢到碳的基态原子电子排布式为： 1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2 氢 氦 锂 铍 硼 碳 10 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1s1 该能级的电子数 能层 能级 11 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1-36 号元 素基 态原 子的 电子 排布 式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 1 氢 H 1s1 2 氦 He 1s2 3 锂 Li 1s2 2s1 4 铍 Be 1s2 2s2 5 硼 B 1s2 2s22p1 6 碳 C 1s2 2s22p2 7 氮 N 1s2 2s22p3 8 氧 O 1s2 2s22p4 12 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1-36 号元 素基 态原 子的 电子 排布 式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 9 氟 F 1s2 2s22p5 10 氖 Ne 1s2 2s22p6 11 钠 Na 1s2 2s22p6 3s1 12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2 13 铝 Al 1s2 2s22p6 3s23p1 14 硅 Si 1s2 2s22p6 3s23p2 15 磷 P 1s2 2s22p6 3s23p3 16 硫 S 1s2 2s22p6 3s23p4 13 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1-36 号元 素基 态原 子的 电子 排布 式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 17 氯 Cl 18 氩 Ar 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 14 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 各能级的能量高低顺序 ④不同层不同能级能量由低到高顺序 : 1s 2s 2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 4f5d6p7s 5f6d7p…… ①相同能层的不同能级的能量高低顺序 ：ns<np<nd<nf ②英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d ③不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数) 称为能级交错现象 构造理论是一个思维模型，是个假想过程 15 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1-36 号元 素基 态原 子的 电子 排布 式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 23 钒 V 24 铬 Cr 25 锰 Mn 26 铁 Fe 27 钴 Co 28 镍 Ni 29 铜 Cu 30 锌 Zn 1s2 2s22p6 3s23p6 3d3 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d4 4s2 × 3d5 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d5 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d6 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d7 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d8 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d9 4s2 × 3d10 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 不符合构造原理 构造原理是被理想化的 16 2.电子排布式 二、构造原理与电子排布式 1-36 号元 素基 态原 子的 电子 排布 式 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 31 镓 Ga 32 锗 Ge 33 砷 As 34 硒 Se 35 溴 Br 36 氩 Ar 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p3 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p4 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p5 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 4p6 17 例1：根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式 ①24Cr： ___________________，__________。 ②29Cu： ____________________，___________。 ③33As： ______________________，_____________。 ④35Br： ______________________，______________。 1s22s22p63s23p63d54s1　 [Ar]3d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1　 [Ar]3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5 3.简化电子排布式 二、构造原理与电子排布式 如：钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1 上式方括号里的符号的意义是： 表示内层电子已达到稀有气体结构的部分 电子排布式可以简化 写出第8号元素氧、第14号元素硅和第29号元素铜的简化电子排布式吗？ Cu：[Ar]3d104s1 O：[He]2s22p4 Si：[Ne]3s23p2 19 4.价层电子排布式 二、构造原理与电子排布式 为突出化合价与电子排布的关系，将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） 如：铁的简化电子排布式为[Ar]3d64s2 铁的价层电子排布式为3d64s2 Na：3s1 查看元素周期表找出Na、Al、Cl、Mn、Br价层电子排布式 Al：3s2 3p1 Cl：3s2 3p5 Mn：3d5 4s2 Br：4s24p5 20 电子云与原子轨道 03 21 三、电子云与原子轨道 1.概率密度 1913年，波尔提出氢原子模型，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并不在玻尔假定的线性轨道上运行，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。 P表示电子在某处出现的概率 V表示该处的体积 概率密度：ρ= 22 三、电子云与原子轨道 1.概率密度 氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图 小点是1s电子在原子核外出现外出现的概率密度的形象描述 小点越密，表明概率密度越大 23 三、电子云与原子轨道 2.电子云 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 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分布的形象化描述。 电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图 电子云轮廓图 的绘制过程 24 三、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 绘制电子云轮廓图的目的是表示　　　　　　　的形状,对核外电子的 有一个形象化的简便描述。绘制电子云轮廓图时,把电子在原子核外空间出现概率P = 　　的空间圈出来。  电子云轮廓 空间运动状态 90% 25 三、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 同一原子的能层越高，s电子云半径越大 (1)所有原子的任一能层 的s电子的电子云轮廓图都是一个球形 只是球的半径不同 原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，电子云越来越向更大的空间扩展 26 三、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 (2)p电子云的形状是哑铃状的， 有3个互向垂直电子云分别称为Px、Py、Pz 右下角x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向 27 三、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 28 三、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 29 三、电子云与原子轨道 4.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。 ns能级各有 个轨道，np能级各有 个轨道， nd能级各有 个轨道，nf能级各有 个轨道。 1 5 7 3 能层数 K L M N O P Q n 能级数 1 2 3 4 5 6 7 轨道数 1 4 9 16 25 36 49 n n2 30 5．(2023下·云南保山·高二云南省保山第一中学校考期末)下列是同周期元素基态原子的最外层电子排布式，所表示的原子最容易得到电子的是 A．3s23p2 B．3s23p3 C．3s23p4 D．3s23p5 【答案】D 【解析】根据基态原子最外层电子排布式，可知A是Si元素，B是P元素， C是S元素，D是Cl元素，所以最容易得电子的是Cl元素，故答案为D。 2．(2023下·新疆乌鲁木齐·高二兵团二中校考阶段练习)下列铍元素的不同微粒，若再失去一个电子需要能量最大的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．上述为铍元素激发态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能； B．上述为铍元素基态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能； C．上述为Be+基态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能； D．上述为Be+激发态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能； 因为C项中的2s轨道中只有一个电子，所以再失去一个电子需要的 能量最大，故选C。 $$