1.1原子结构 课件 2024-2025学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

组织建设 第一节　原子结构 （第2课时 构造原理和电子排布式） 第一章 原子结构与性质 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。 【如何理解“光谱学事实”？】 分析大量元素的基态原子核外电子排布的基础上抽象出来的经验规律 1. 构造原理： 一、构造原理 2.示意图 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p …… ① 随电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错” 现象。 ②一般规律为：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np。 注意：构造原理的能级顺序不代表能级能量高低， 按此顺序填充电子可使整个原子能量最低。 3.局限性 你还记得前18号元素的原子结构示意图应该如何书写吗？ 1、定义：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 如氮原子的电子排布式为 能级 电子数 二、电子排布式 2、表示形式： 3、书写方法： 三步法： ①按照构造原理依次将电子填入能级1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s… ②根据各能级最多容纳的电子数填充电子 ③去掉空能级，并按照能层顺序排列 如氮原子的电子排布式为 【练习】写出前20号元素基态原子核外电子排布式 H 1s1 He 1s2 Li 1s22s1 Be 1s22s2 B 1s22s22p1 C 1s22s22p2 N 1s22s22p3 O 1s22s22p4 F 1s22s22p5 Ne 1s22s22p6 Na 1s22s22p63s1 Mg 1s22s22p63s2 Al 1s22s22p63s23p1 Si 1s22s22p63s23p2 P 1s22s22p63s23p3 S 1s22s22p63s23p4 Cl 1s22s22p63s23p5 Ar 1s22s22p63s23p6 K 1s22s22p63s23p64s1 Ca 1s22s22p63s23p64s2 为了书写起来更加方便，可以将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示，这样得到的式子称为简化电子排布式。 4、简化电子排布式： 多电子原子中，原子核及内层电子中已达到稀有气体元素原子的电子排布结构的部分组成原子实，用【稀有气体元素符号】表示 Na：1s22s22p63s1 Ne：1s22s22p6 简化 [Ne]3s1 [Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实。 【练习】书写He、Ne、Ar基态原子核外电子排布式 【练习】书写O、Al、Fe基态原子核外电子排布式及简化电子排布式 He：1s2 Ne：1s22s22p6 Ar：1s22s22p63s23p6 O 1s22s22p4 [He]2s22p4 Al 1s22s22p63s23p1 [Ne]3s23p1 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键，原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质。 5、价层电子排布： ①价层： 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）。 ②价层电子 ：原子实外的电子 主族：最外层电子 过渡元素：除最外层外，可能还包括次外层，甚至倒数第三层 【思考】观察元素周期表总结价层规律 写出前21-30号元素名称、符号、基态原子核外电子排布式、简化电子排布式 Sc 1s22s22p63s23p63d14s2 Ti 1s22s22p63s23p63d24s2 V 1s22s22p63s23p63d34s2 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 Mn 1s22s22p63s23p63d54s2 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Co 1s22s22p63s23p63d74s2 Ni 1s22s22p63s23p63d84s2 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Zn 1s22s22p63s23p63d104s2 [Ar]3d14s2 [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d54s1 [Ar]3d54s2 [Ar]3d64s2 [Ar]3d74s2 [Ar]3d84s2 [Ar]3d104s1 [Ar]3d104s2 当p、d、f 能级处于全空、全充满p6、d10、f14 或半充满状态p3、d5、f7 时，能量相对较低，原子结构较稳定。 1s22s22p63s23p63d1~104s2 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布 K L M N 31 镓 Ga 32 锗 Ge 33 砷 As 34 硒 Se 35 溴 Br 36 氪 Kr 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 序数尾数与4p数值相同 1s22s22p63s23p63d104s24p1~6 【练习】写出前31-36号元素名称、符号、基态原子简化核外电子排布式 [Ar]3d104s2 4p1~6 注意别忘写d能级 思考与讨论：为什么 <m></m> 的原子结构示意图不是 ，而是 ？写出K的电子排布式。 原子核外电子较多的原子，其电子排布存在交错现象。 <m>KKK</m> K原子在排满第二层后，先排3s、3p 能级，3d</m> 能级能量高于4s</m> 能级，故最后一个电子排入4s</m> 能级而不是3d<能级，所以它的原子结构示意图是 K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1 结论：构造原理的能级交错现象很好的解释了电子排布规律。最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。次外层最多能容纳的电子数不超过18个。倒数第三层电子数不超过32个。 6、离子核外电子排布： 阴离子：原子得到的电子填充在最外层未满能级 阳离子：原子失去价层电子 【练习】写出下列离子核外电子排布式和价层电子排布式 F- 1s22s22p6 Br- 1s22s22p63s23p63d104s24p6 Zn2+ 1s22s22p63s23p63d10 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 Cu+ 1s22s22p63s23p63d10 Cu2+ 1s22s22p63s23p63d9 【思考】为什么电子先填入4s能级再填入3d能级，但失去电子时先失4s能级电子再失3d能级电子？ 未填入电子时，根据原子轨道近似能级图，E(4s)<E(3d) 但基态原子失电子时，能级已填入电子，能级能量改变，使4s能级能量升高且高于3d能级 所以4s能级电子能量高，不稳定，先失去 【总结】 按构造原理填入电子 按电子排布式顺序由外到内依次失去电子 $$