1.1.2构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道 课件 -2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

第一章 第一节 原子结构 构造原理与电子排布式　电子云与原子轨道 学科：化学 年级：高二 1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1~36号元素的电子排布式。 2.通过对原子轨道和电子云的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。 学习目标 2 【回顾】 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 …… 符号 K L M N O P Q …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… …… 最多电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… …… 2 8 18 32 …… …… …… 2n2 一、构造原理与电子排布式 1.构造原理 ——基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序（理想化的模型） 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。 绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。 能层 每一行对应一个________。 能级 每个小圈表示一个________。 连线方向：表示_____________________。 电子填入能级的顺序 一、构造原理与电子排布式 1.构造原理 能级交错： 从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。 电子填充是按3p→4s→3d的顺序，而不是按3p→3d→4s的顺序。 1s—2s—2p—3s—3p—4s—3d—4p—5s—4d—5p—6s…… Ens < E(n-1)d < Enp 为什么K原子的原子结构示意图不是 ,而是 ? 思考 能层序数大，但能级的能量不一定高。 部分能级有交错现象。 钾原子在排满第二层后，先排布3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图是 。 思考 1.根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“>”或“<”)。 (1)2p　　3p　　4p。  (2)5s　　5p　　5d。  (3)6s　　4f　　5d　　6p。  < < < < < < < 一、构造原理与电子排布式 2.电子排布式 将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到 右的顺序排列的式子叫电子排布式。 如氮原子的电子排布式为 能级 3.简化电子排布式 Na的电子排布式为1s22s22p63s1，可简化为[Ne]3s1， Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。 右上角 电子数 能级 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 1 氢 H 1s1 2 氦 He 1s2 3 锂 Li 1s22s1 4 铍 Be 1s22s2 5 硼 B 1s22s22p1 6 碳 C 1s22s22p2 7 氮 N 1s22s22p3 8 氧 O 1s22s22p4 9 氟 F 1s22s22p5 10 氖 Ne 1s22s22p6 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 11 钠 Na 1s22s22p6 3s1 [Ne]3s1 12 镁 Mg 1s22s22p63s2 [Ne]3s2 13 铝 Al 1s22s22p6 3s23p1 [Ne]3s23p1 14 硅 Si 1s22s22p63s23p2 [Ne]3s23p2 15 磷 P 1s22s22p6 3s23p3 [Ne]3s23p3 16 硫 S 1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 17 氯 Cl 18 氩 Ar [Ne]3s23p5 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p5 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 1s22s22p63s23p6_____ 4s1 1s22s22p63s23p6___ 1s22s22p63s23p6________ 1s22s22p63s23p6_______ 4s2 4s2 3d1 3d24s2 [Ar]4s1 [Ar]4s2 [Ar]3d14s2 [Ar]3d24s2 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 21 钪 Sc 22 钛 Ti 1s22s22p63s23p6________ 1s22s22p63s23p6_______ 4s2 3d1 3d24s2 [Ar]3d14s2 [Ar]3d24s2 填充电子时按构造原理，而书写时按能层次序！ 书写顺序：1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s…… 电子填充顺序(构造原理)：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…… 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 23 钒 V [Ar]__________ 24 铬 Cr [Ar]__________ 25 锰 Mn [Ar]__________ 26 铁 Fe [Ar]__________ 27 钴 Co [Ar]__________ 28 镍 Ni [Ar]__________ 29 铜 Cu [Ar]__________ 30 锌 Zn [Ar]__________ 3d34s2 3d4 4s2 × 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d94s2 × 3d14s1 3d104s2 不符合构造原理 构造原理是被理想化的 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。 24Cr： 24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 不符合构造原理。 【练习】 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 31 镓 Ga 1s22s22p63s23p6______________ 32 锗 Ge 1s22s22p63s23p6______________ 33 砷 As 1s22s22p63s23p6______________ 34 硒 Se 1s22s22p63s23p6______________ 35 溴 Br 1s22s22p63s23p6______________ 36 氩 Ar 1s22s22p63s23p6______________ 3d104s2 4p1 3d104s2 4p2 3d104s2 4p3 3d104s2 4p4 3d104s2 4p5 3d104s2 4p6 思考 请写出K+、S2-、29Cu2+的电子排布式。 K+：1s22s22p63s23p6 S2-：1s22s22p63s23p6 Cu2+：1s22s22p63s23p63d9 试写出下列原子的价层电子排布： ①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。 一、构造原理与电子排布式 4.价层电子排布式 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：Ni的简化电子排布式为___________，价层电子排布为______， [Ar]3d84s2 3d84s2 3s23p1 4s24p2 4s24p4 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 小结 构造原理与电子排布式 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 Ens < E(n-1)d < Enp 二、电子云与原子轨道 1.概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的 不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝ (P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。 线性轨道 概率 玻尔模型 电子云模型 二、电子云与原子轨道 2.电子云 （1）定义：处于一定 的电子在原子核外空间的概率密度 分布的形象化描述。 空间运动状态 处于能量最低状态的氢原子的电子云图 电子处在1s轨道的电子云图 （这是一个剖面图） （2）含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的 概率大小，小点越密，表示概率密度越大。 二、电子云与原子轨道 2.电子云 核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。 二、电子云与原子轨道 2.电子云 把电子在原子核外空间出现概率P= 90%的空间圈出来。 电子云轮廓图： 电子云图难绘制 电子云轮廓图 二、电子云与原子轨道 同一原子的s电子的电子云轮廓图 1s 2s 3s 4s 2.电子云 电子云轮廓图： ① 不同能层的s电子云形状一致，均为球形； ② 能层越高，s电子的电子云半径越大。 二、电子云与原子轨道 (3)形状 一 球形 哑铃形 二、电子云与原子轨道 3.原子轨道 （1）概念：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。 （2）形状 ① s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。 空间运动状态 球 大 二、电子云与原子轨道 3.原子轨道 （2）形状 ②p电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 哑铃 二、电子云与原子轨道 p 3.原子轨道 二、电子云与原子轨道 px py pz 3.原子轨道 二、电子云与原子轨道 pz 3.原子轨道 二、电子云与原子轨道 （2）形状 【拓展】d 电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 花瓣 dxy dxz dyz dx2-y2 dz2 3.原子轨道 二、电子云与原子轨道 3.原子轨道 二、电子云与原子轨道 3.原子轨道 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 单轨道容纳电子数 1 3 5 7 2 2 2 2 （3）各能级所含有的原子轨道数目 小结 能层 能级 原子轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 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 - - - 能层、能级和原子轨道之间的关系。 思考 1.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？ 轨道形状、数目、最多容纳电子数等不同。 2.不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓图分别相同吗？ 能量分别相同吗？ 电子云轮廓图相同(s轨道均为球形，p轨道均为哑铃形)； 能量不同(能层序数越大，能量越高)。 思考 3.基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种？ 填充在7个轨道中的元素有几种？ s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种； 填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。 $