1.1.2 构造原理与电子排布式 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第2课时 构造原理与电子排布式 第一章 原子结构和性质 第一节 原子结构 【学习目标】通过阅读课本8-11页 1、了解原子核外电子排布的构造原理。 2、掌握1~36号元素基态原子核外电子的排布式。 【重难点】 1~36号元素基态原子核外电子排布式的书写，核外电子运动状态的描述。 一、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 能量升高 能量升高 能层 能级 顺序 根据12号元素镁的结构示意图，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 1S2 2S2 2P6 3S2 这就是镁的核外电子排布式 2.电子排布式 (1)表示方法 按照构造原理，电子填满了一个能级，开始填入下一个能级，由此构建了元素周期系中各元素的基态原子的电子排布。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叫电子排布式。 根据已有知识写出钾的可能原子结构示意图和核外电子排布式 1S22S22P6 3S23P63d1 1S22S22P6 3S23P6 4S1 或 多电子原子中，电子优先排能量更低能级，然后依次排布在能量搞得能级上。 构造原理规律：1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s (2)能级交错 构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d →4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 例如，21号元素钪(Sc)的电子排布式，最后两个能级的填充顺序为4s23d1，但是在书写电子排布式时应写为3d14s2。 源于光谱学事实 能级交错规律：1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s 如Al原子的电子排布式： 能级上的电子数 能层 能级 注意：在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序书写。 2.电子排布式 例：铁(Fe) 1s22s22p63s23p64s23d5 1s22s22p63s23p63d54s2 记忆规律：np-(n+1)s--nd(n大于等于3） （n-1)d--np--(n+1)s--(n-1)f((n大于等于5） 3.简化电子排布式 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而得到的式子称为简化电子排布式。 如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为 、 、 。 [He]2s22p3 [Ne]3s1 [Ar]4s2 构造原理作为一个理论模型，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 29Cu 2 2 6 2 6 1 10 铬、铜的电子排布源于光谱学事实，是从实验事实得到，不符合构造原理。当理论与客观事实出现矛盾时，必须遵循客观事实。 半充满 能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 24Cr 2 2 6 2 6 1 5 全充满 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。 电子在能级... text has been truncated due to evaluation version limitation. 例：铁(Fe) 1s22s22p63s23p64s23d5 1s22s22p63s23p63d54s2 2、书写电子排布式 ✪ 特别提醒：能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序书写。 4.价层电子排布 为突出 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 (简称价层)，通常，元素周期表只给出 。 化合价 价电子层 价层电子排布 通常元素周期表只给出价层电子排布 原子 O Na Al Mn Br 简化电子排布式 [He]2s22p4  [Ne]3s1 [Ne]3s23p1 [Ar]3d5 4s2 [Ar]4s24p5 价层电子排布式 2s22p4  3s1 3s23p1 3d5 4s2 4s24p5 ①主族元素原子： ②过渡元素原子： 价电子 = 最外层电子 价层电子排布式为：ns1~2 或 ns2np1~5 价电子一般包括最外层的电子和次外层的电子 价层电子排布式为：(n-1)d1~10ns1~2 注意： 价电子不一定就是最外层电子 练习.根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。 (1)9F：　　　　 ； (2)16S：　　　 　； (3)19K：　　　 　； (4)21Sc：　　　 　；  (5)26Fe：　　　　 。 1s22s22p5　[He]2s22p5　2s22p5 1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4 1s22s22p63s23p64s1　[Ar]4s1　4s1 1s22s22p63s23p63d14s2　[Ar]3d14s2　3d14s2 1s22s22p63s23p63d64s2　[Ar]3d64s2　3d64s2 5、离子的电子排布式 先写原子的电子排布式，再考虑得失电子的情况 O2-：先写O原子的电子排布式为1s22s22p4 ，再_________，所以O2-的电子排布式为_________。 1s22s22p6 得2个电子 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 【练习】请写出K+、S2-、 29Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 由外层向里层失去电子，同层则按能级由高低的顺序失电子 小结 ※ 练习根据构造原理，写出1~18号元素基态原子的电子排布式。 F 1s22s22p5 O 1s22s22p4 N 1s22s22p3 C 1s22s22p2 B 1s22s22p1 Be 1s22s2 Li 1s22s1 He 1s2 H 1s1 Ne 1s22s22p6 Si 1s22s22p63s23p2 Al 1s22s22p63s23p1 Mg 1s22s22p63s2 Na 1s22s22p63s1 Cl 1s22s22p63s23p5 S 1s22s22p63s23p4 Ar 1s22s22p63s23p6 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 1s1~2 1s2 2s1~22p1~6 Images 변경방법 이미지를 선택(더블클릭)합니다 메뉴 [그림도구] – [서식] 클릭합니다. [그림바꾸기]를 클릭합니다. 원하시는 이미지를 선택 [열기] 클릭합니다. 15 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 1s22s22p6 3s1~23p1~6 Images 변경방법 이미지를 선택(더블클릭)합니다 메뉴 [그림도구] – [서식] 클릭합니다. [그림바꾸기]를 클릭합니다. 원하시는 이미지를 선택 [열기] 클릭합니다. 16 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 4s1 4s2 4s2 3d1 1s2 2s22p6 3s23p5 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 3d2 4s2 能级交错现象 Images 변경방법 이미지를 선택(더블클릭)합니다 메뉴 [그림도구] – [서식] 클릭합니다. [그림바꾸기]를 클릭합니다. 원하시는 이미지를 선택 [열기] 클릭합니다. 17 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 Images 변경방법 이미지를 선택(더블클릭)합니다 메뉴 [그림도구] – [서식] 클릭합니다. [그림바꾸기]를 클릭합니다. 원하시는 이미지를 선택 [열기] 클릭합니다. 18 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 同一族元素的价电子排布不一定相同， 如第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。 Images 변경방법 이미지를 선택(더블클릭)합니다 메뉴 [그림도구] – [서식] 클릭합니다. [그림바꾸기]를 클릭합니다. 원하시는 이미지를 선택 [열기] 클릭합니다. 19 练习：请写出写出25Mn、23V基态原子的价层电子排布式，试推测25Mn、23V两种元素可能的化合价。 25Mn: 3d54s2 Mn元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5、+6、+7 23V: 3d34s2 V元素常见化合价有：+2、+3、+4、+5 能层、能级中的电子能量关系： 英文字母相同的能级中，能层序数越大，电子能量越高.如E1s＜E2p＜E3d＜E4f 电子能量高低比较 从第三能层开始出现能级交错现象，能级交错排列的顺序即电子能量由低到高的顺序，即Ens＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp 能层和能级都相同时，电子的能量相同 同一能层中，能级越高，电子能量越高。 即Ens＜Enp＜End＜Enf 相同能层 不同能级 相同能级 不同能层 构造原理与电子排布式 电子排布式的书写 电子填充: 依据构造原理 书写电子排布式：按能层序号由低到高 构造原理 E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f) 相同能层： 同类能级： E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s) 能级交错 几个特例: Cr[Ar]3d54s1 Cu[Ar]3d104s1 【注意】20号以后的元素，要注意能级交错现象 小结 1913年，玻尔提出氢原子模型：电子在线性轨道上绕核运行。 1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。量子力学推翻了玻尔的氢原子模型。 薛定谔 1.原子结构理论发展 1926年，量子力学指出一定空间运动状态的电子并不在特定轨道上运行，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。 概率密度： P表示电子在某处出现的概率 V表示该处的体积 H原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 2.电子云 H原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 概率密度=电子云 利用小黑点的疏密描述概率密度的图形，是概率密度的一种形象化比喻。 小黑点密集的地方，电子出现的概率密度大 [特别注意] 小黑点不代表一个电子。可以将密密麻麻的小黑点看作某个电子在空间运动时留下的“足迹” 将电子在原子核外空间出现的概率P＝90% 的空间圈出来，绘制电子云的轮廓图，便可描绘电子云的形状。 氢原子的1s电子云轮廓绘制过程 x y z 3.电子云轮廓图 电子云图难绘制 电子云轮廓图 电子在原子核外的一个空间状态称为一个原子轨道。 s能级的原子轨道是球形，只有一种空间伸展方向。 能层序数n越大，电子云半径越大。 每个s能级有1个原子轨道 规律： ①轨道呈球形不同能级s电子的电子云形状一致。 ②能层越高，s电子的电子云半径越大。 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 (1) s能级的电子云轮廓图-----球形 (2) p能级的电子云轮廓图 ——哑铃状或纺锤形 2py电子云 有三种空间伸展方向，能层序数越大，p电子云半径越大 p能级的原子轨道是哑铃形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px, Py, PZ表示三个伸展方向 电子能量种类数=能级数 电子空间运动状态数=原子轨道数 电子运动状态数=电子数 (3)d 能级的电子云轮廓图---花瓣形或双哑铃形。 有5种空间伸展方向，即5个轨道 (4)f 能级电子云轮廓图-----有7种空间伸展方向。 （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）表示：常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。 5：轨道数 ns原子轨道1个 nd原子轨道有5个 np原子轨道有3个 nf 原子轨道有7个 4、原子轨道 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 电子云轮廓图的性质与取向 形状 取向 K 1s 1 1s 球形 L 2s 1 2s 球形 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直 M 3s 1 3s 球形 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直 3d 5 …… …… …… 4 9 2 3 N 4s 1 4s 球形 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 相互垂直 4d 5 …… …… …… 4f 7 …… …… …… 4 16 原子轨道数=能层序数的平方（n2） 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 最多容纳电子数 2 8 18 32 50 72 98 n 2n2 n2 能层、能级的能级、原子轨道及最多容纳的电子数的关系 S能级1个轨道，P能级3个轨道，它们互相垂直分别用Px、Py、Pz表示，同一能层Px、Py、Pz的能量相同 能层序数(n) 能级个数：n 轨道个数：n2 电子数：2n2 EVCapture4.1.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$