1.2原子结构与元素周期表 课件-2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修2

第2节 原子结构与元素周期表 第1章 原子结构 元素周期律 LOGO 基态原子的核外电子排布规律 Na +11 2 8 1 +12 2 8 2 +13 2 8 3 +14 2 8 4 +15 2 8 5 +16 2 8 6 +17 2 8 7 +18 2 8 8 Mg Al Si P S Cl Ar Li +3 2 1 +4 2 2 +5 2 3 +6 2 4 +7 2 5 +8 2 6 +9 2 7 +10 2 8 Be B C N O F Ne H +1 1 He +2 2 1-18号元素的原子结构示意图 LOGO 2 基态原子的核外电子排布规律 电子层(n) 1 2 3 4 … 符号 K L M N … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f … 原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 … 最多容纳的电子数 每个能级 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 … 每个电子层 2 8 18 32 … 能量 K<L<M<N<… 量子力学对原子核外电子运动状态的描述 原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？ LOGO 3 基态原子的核外电子排布规律 Na K L M 2 2s 2p 3d 1s 8 1 3s 3p 2 2 2 2 2 1 原则一：能量最低原理 基态原子核外电子总是尽可能先排布在能量最低的轨道上，然后由里及外依次排布在能量较高的轨道上。也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处于最低状态。 1s 2s 2p 3s 3p 2 6 3d L M K LOGO 4 基态原子的核外电子排布规律 原则二：泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋状态不同。 He ↑↑ ↑↓ 原则三：洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同，使体系的总能量达到最低。 2p 基态碳原子2p能级上的两个电子可能排布方式： 2p 2p LOGO 5 基态原子的核外电子排布规律 方法引导 核外电子排布的表示方法 1.电子排布式 2.轨道表示式 在ns、np、nd等符号的右上角用数字表示出电子的数目。 1s22s22p63s1 钠 钠 【注意】不同电子层及能级类别的原子轨道的方框必须分开表示，同一电子层相同能级类别的原子轨道的方框相连书写。 LOGO 6 B 原子中: 有 对电子对，有 个单（未成对）电子。 基态原子的核外电子排布规律 1s22s22p1 1s22s22p2  1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6 B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 同一个原子轨道: 只有一个电子 2 1 电子对 自旋方向相反的一对电子 单电子 B原子中有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 3 5 轨道数 电子数 LOGO 7 基态原子的核外电子排布规律 Na Mg Al Si P S Cl 1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5 Ne 1s22s22p6 [Ne]3s1 简化 表示内层电子已经达到稀有气体结构的部分 【练习】写出11至17号元素的电子排布式 基态原子电子排布式的一般方法和思路: ①确定原子序数; ②按照能量最低原理将电子排布在能量由低到高的原子轨道上； ③排布时遵循泡利不相容原理、洪特规则。 LOGO 8 基态原子的核外电子排布规律 简化电子排布式 简化轨道表示式 LOGO 9 基态原子的核外电子排布规律 简化电子排布式 简化轨道表示式 LOGO 10 基态原子的核外电子排布规律 按照前面介绍的原则和方法，请你尝试写出19~36号元素K~Kr的原子的核外电子排布式。 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 1 K：1s22s22p63s23p64s1 1s 2s 3s 2p 3p 4s LOGO 11 基态原子的核外电子排布规律 当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？ 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 1 2 Sc：1s22s22p63s23p63d14s2 1s 2s 3s 2p 3p 4s 3d 能级交错 LOGO 12 基态原子的核外电子排布规律 构造原理 为了使整个原子体系的能量最低，随着原子序数的递增，基态原子的"外层电子"按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上∶ 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、 6s…… 电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。 规律：电子按ns、(n-2)f、(n-1)d、np顺序排布 电子按构造原理顺序在原子轨道上排布，但书写电子排布式或轨道表示式时，应按电子层数由小到大的顺序书写。 排布顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 书写顺序：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p LOGO 13 基态原子的核外电子排布规律 【课堂练习】写出以下元素基态原子的核外电子排布 Ti V Fe Ni Ge As Cr Cu 1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d34s2 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d84s2 1s22s22p63s23p63d104s24p2 1s22s22p63s23p63d104s24p3 [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d64s2 [Ar]3d84s2 [Ar]3d104s24p2 [Ar]3d104s24p3 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d94s2 LOGO 14 基态原子的核外电子排布规律 1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d54s1 铬Cr： 铜Cu： 半满 全满 洪特通过分析光谱实验的结果指出，能量相同的原子轨道在全充满（如 d10）、半充满（如 d5）和全空（如 d0）状态时，体系的能量较低。 ——洪特规则的特例(没有普适性) 全充满：p6、d10、f14 体系能量较低，原子较稳定 半充满：p3、d5、f7 全空：p0、d0、f0 LOGO 15 基态原子的核外电子排布规律 【当堂练习】请写出K+、S2-、 29Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 基态原子转为相应离子时的一般规律：原子失去电子时总是先失去最外层电子，然后失去次外层电子，之后是倒数第三层电子 Fe [Ar]3d64s2 Fe2+ [Ar]3d6 Fe3+ [Ar]3d5 LOGO 16 基态原子的核外电子与元素周期表 请观察元素周期表的轮廓图，分析讨论原子的核外电子排布 与元素周期表中周期、族的划分有什么内在联系? LOGO 17 基态原子的核外电子与元素周期表 1.核外电子排布与周期的划分 将能量相近的原子轨道归为一组，所得到的能级组按照能量从低到高的顺序与与元素周期表中的7个周期相对应。不同能级组之间的能量差较大，同一能级组内能级之间的能量差较小。 鲍林原子轨道近似能级图 ★价电子： 最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。 1.主族元素原子价电子只包括最外层电子 2.过渡元素原子价电子除最外层电子外，还包括次外层的部分电子，甚至倒数第三层的电子 ns1~2或ns2np1~5 (n-1)d1~10ns1~2 LOGO 18 基态原子的核外电子与元素周期表 周期序数 对应能级组 原子轨道数 最多容纳电子数 价电子排布式 元素种数 ⅠA族 0族 1 1s 1 2 1s1 1s2 2 2 2s、2p 4 8 2s1 2s22p6 8 3 3s、3p 4 8 3s1 3s23p6 8 4 4s、3d、4p 9 18 4s1 4s24p6 18 5 5s、4d、5p 9 18 5s1 5s25p6 18 6 6s、4f、5d、6p 16 32 6s1 6s26p6 32 7 7s、5f、6d、7p 16 32 7s1 7s27p6 32 总结 (1)周期序数＝电子层数 (2)本周期包含的元素种数＝对应能级组所含原子轨道数的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数 1.核外电子排布与周期的划分 LOGO 19 基态原子的核外电子与元素周期表 1.核外电子排布与周期的划分 练一练： 1. 某元素原子价电子排布式为3d54s2，其应在第(　　)周期 2. 某元素原子价电子排布式为5s25p5，其应在第(　　)周期 3. 某元素原子价电子排布式为5f57s2，其应在第(　　)周期 4. 某元素原子价电子排布式为2s2，其应在第(　　)周期 4 5 7 2 最外层电子所在轨道处于第n电子层时，该原子所属元素通常属于第n周期。 LOGO 20 基态原子的核外电子与元素周期表 主族价电子排布 ns1～2或ns2np1～5 族 价层电子排布通式 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 主族序数=价层电子数 2.核外电子排布与族的划分 除氦元素外，稀有气体元素原子的价电子排布均为 ns2np6。 0族价电子排布 LOGO 21 基态原子的核外电子与元素周期表 过渡元素价电子排布 (n－1)d1～10ns1～2 族 价层电子排布通式 ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ (n－1)d1ns2 (n－1)d2ns2 (n－1)d3ns2 (n－1)d5ns1 (n－1)d5ns2 (n－1)d6～8ns2 (n－1)d10ns1 (n－1)d10ns2 ⅠB-ⅡB： 族序数 = 最外层电子数 ⅢB-ⅦB： 族序数 = 价电子数 2.核外电子排布与族的划分 LOGO 22 基态原子的核外电子与元素周期表 2.核外电子排布与族的划分 练一练： 1. 某元素原子价电子排布式为3d54s2，其应在第(　　 )族 2. 某元素原子价电子排布式为5s25p5，其应在第(　　 )族 3. 某元素原子价电子排布式为5f57s2，其应在第(　　 )族 4. 某元素原子价电子排布式为1s2，其应在第(　　 )族 5. 某元素原子价电子排布式为4d105s1，其应在第(　　 )族 6. 某元素原子价电子排布式为3d74s2，其应在第(　　 )族 ⅦB ⅦA ⅢB 0 ⅠB Ⅷ 先看价电子排布，再看价电子数目 LOGO 23 基态原子的核外电子与元素周期表 人们将元素周期表分为5个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号 3.元素周期表的分区 ns1～2 ns2np1～6（氦除外） (n－1)d1～9ns1～2 (Pd除外) (n－1)d10ns1～2 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 LOGO 24 基态原子的核外电子与元素周期表 分区 价电子排布 元素分布 s区 ns1～2 ⅠA、ⅡA族 p区 ns2np1～6（He除外） ⅢA族～ⅦA族、0族 d区 (n－1)d1～9ns1～2(Pd除外) ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(镧系、锕系除外) ds区 (n－1)d10ns1～2 ⅠB族、ⅡB族 f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 镧系、锕系 1、s区元素都是金属元素，p区都是非金属元素，说法正确吗？ 2、d区、ds区元素都是金属元素，说法正确吗？ LOGO 25 $$