1.1.2构造原理 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019））选择性必修2

第一节 原子结构 ——课时2 构造原理 电子排布式　 第一章 原子结构与性质 核心素养发展目标 1.了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布。 2.能用电子排布式、电子排步简式表示常见元素原子核外电子的排布。 3.了解原子轨道。 每一能层最多可以容纳的电子数目是2n2，为什么原子的最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)？ 课本第8-10页。 这就是Mg的核外电子排布式 1s2 2s2 2p6 3s2 请标出能层上的能级符号，并将能级上所含有的电子数标在能级符号的右上角 根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？ 猜想一： +19 2 8 9 1s22s22p63s23p63d1 猜想二： +19 2 8 8 1 1s22s22p63s23p64s1 × √ +12 2 8 2 Mg ——核外电子的填充顺序规律 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。(课本P8) 构造原理 构造原理顺序： 每一横对应一个能层 每个小圈表示：一个能级 各圆圈间的接线方向表示：随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s 当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？有什么规律~~ 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d 随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。 能级交错 从第3电子层开始出现此现象。 如：E4s<E3d，E5s<E4d，E6s<E4f<E5d。 源于光谱学事实 构造原理规律： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 构造原理规律： ns < (n-2)f < (n-1)d < np 从第四能层开始，该能层的ns与np能级之间插入了(n-1)层的d能级，第六能层开始还插入(n-2)f。 7 6 5 4 3 2 1 4f 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 6d 5d 4d 3d 5f 记忆方法——羊肉串法： 构造原理规律？？？ 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 【练习2】构造原理揭示的电子排布能级顺序,实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量,以下各式中正确的是(　　) A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C.E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) B　 【练习1】比较下列能级的能量大小关系（填“＞”、“＝”或“＜”） （1） _____ ； （2） _____ ； （3） _____ ； （4） _____ ； （5） _____ ； （6） _____ 。 ＞ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 资料卡片 屏蔽效应：处理多电子原子时，认为其它电子对某个电子 i 的排斥，相当于其它电子屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子 i 的吸引力，这种现象称为其他电子对电子 i 的屏蔽作用。 • • • 原子核 电子 i 多电子原子能级和徐光宪规则 资料卡片 多电子原子能级和徐光宪规则 钻穿效应：能层n相同、能级l 不同时，l 越小的电子，它本身的钻穿能力越强，离核越近，它受到其它电子对它的屏蔽作用就越弱，能量就越低Ens<Enp<End<Enf。 资料卡片 多电子原子能级和徐光宪规则 4s能级电子钻穿能力强，有相当的概率出现在核附近，它的第一个峰钻穿到3d的主峰之内，部分避开了3d电子对它的屏蔽作用，反过来削弱了原子核对3d电子的吸引力，所以E(4s)<E(3d)。 资料卡片 多电子原子能级和徐光宪规则 我国著名化学家北京大学徐光宪教授，根据光谱实验数据， 对基态多电子原子的能级高低提出一种定量的近似规则，即 n+0.7l 值越大，能级越高，并把 n+0.7l 值的第一位数字相同的各能级组合为一组，称为一个能级组。 能级 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p n + 0.7 l 1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7 能级组 1 2 3 4 5 6 组内电子数 2 8 8 18 18 32 能级交错 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。 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 5 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 填充电子数 2 2 6 2 6 1 10 24Cr的核外电子在能级中的排布： 29Cu的核外电子在能级中的排布： 核外电子在能级中的排布又可以如何表示？ 电子排布式 用数字在能级符号 角标明该能级上排布的电子数，并按照 ________从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。 右上 能层 先排——依构造原理中的顺序排 后写——能层小的写在前边 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 Na：1s22s22p63s1 K L M 能层序数 能级符号 该能级上排布的电子数 2、电子排布式书写 (1) 简单原子的电子排布式（前20号元素） 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如： 6C：__________； 10Ne：__________； 17Cl：_______________； 19K： 。 (2) 复杂原子的电子排布式（前36号元素） 对于较复杂原子的电子排布式，应先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe，先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级写到一起，即该原子的电子排布式________________________。 1s22s22p2 1s22s22p6 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d64s2 1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6 锌30Zn： ； 镓31Ga： ； 练习：请写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。 钪21Sc： ； 钛22Ti： ； 钒23V： ； 锰25Mn： ； 1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d54s2 1s22s22p63s23p63d104s2 1s22s22p63s23p63d104s24p1 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 24号铬： 29号铜： 1～36号元素中是否都遵循构造原理？能否举出具体的例子？ 当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。 2He: 1s2 10Ne: 1s22s22p6 18Ar: 1s22s22p63s23p6 36Kr: 1s22s22p63s23p63d104s24P6 54Xe: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d105s25P6 86Rn: 1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P65d106s26P6 10Ne 2s22p6 18Ar 3s23p6 36Kr 4s24p6 54Xe 5s25p6 86Rn 6s26p6 电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1， [Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实。 (1) 上述方括号的意义是什么？ Na：1s22s22p63s1 [Ne]3s1 简化为 表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同 2He 1s2 10Ne 2s22p6 18Ar 3s23p6 36Kr 4s24p6 54Xe 5s25p6 86Rn 6s26p6 ns2np6 根据构造原理，写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡基态原子的电子排布式？有没有发现它们的共同点？写出除氦外其他元素原子 最外层电子排布的排布通式 原子实表示的电子称为内层电子，原子实外的电子称为价层电子， 哪些电子决定元素的化学性质？请写出Na的电子排布式，简化电子排布式，价层电子排布式~~ 电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1， (1) 上述方括号的意义是什么？ (2) 仿照Na的简化电子排布式，写出O、Si、Cu的简化电子排布式 价层电子决定元素的化学性质。 Na的电子排布式 1s22s22p63s1 Na的简化电子排布式 [Ne]3s1 Na的价层电子排布式 3s1 简化电子排布式方括号里的符号表示内层电子已达到稀有气体结构的部分 O：1s22s22p4 简化为： [He]2s22p4 Si：1s22s22p63s23p2 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 [Ne]3s23p2 [Ar]3d104s1 5.按要求填空: (1)基态B原子的电子排布式为 。  (2)基态N原子的价电子排布式为____________。  (3)Se原子序数为______,其核外M层电子的排布式为_________。  (4)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为____________。  (5)写出基态镓(31Ga)原子的电子排布式： 。  1s22s22p1或[He]2s22p1 2s22p3 34 3s23p63d10 1s22s22p6 1s22s22p63s23p63d104s24p1 请写出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布式 11Na 3s1 13Al 3s23p1 17Cl 3s23p5 25Mn 3d5 4s2 35Br 4s24p5 电子排布式也可以用于表示离子的核外电子排布，尝试写出O2—、Na+、Cu+ 和Fe3+的电子排布式。 O2— 1s22s22p6 Cu+ 1s22s22p63s23p63d10 O 1s22s22p4 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5 小结：简单离子的电子排布式的书写步骤 ①先写原子的电子排布式 ②后离子（考虑得失电子） Na 1s22s22p63s1 Na+ 1s22s22p6 注：得失电子都先在原子最外层 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 Fe3+处于半满结构，能量更低更稳定 Fe3+比Fe2+稳定的原因是： 5.离子的电子排布式 (1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。 (2)原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。 (3)原子失去电子时，总是从最外的能层失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。 Cl 1s22s22p63s23p5 Cl－ 1s22s22p63s23p6 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 24 6．下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是( 　　) A．16S2－：1s22s22p63s23p4 B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1 C．18Ar：1s22s22p63s23p6 D．9F：2s22p5 C 7.下列基态原子与离子的电子排布式错误的是 (　 　) A.K:1s22s22p63s23p64s1 B.F-:1s22s22p6 C.Fe:1s22s22p63s23p63d54s2 D.Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6 C 25 核外电子的表示方法 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式 意义 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 意义 避免书写电子排布式过于繁琐 实例 K：[Ar]4s1 轨道表 示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态 实例 Al： $$