第1讲(原子核与核外电子排布)

1、原子核与核外电子排布一、原子结构模型的发展史古典原子论古典原子论德谟克利特德谟克利特近代原子学说近代原子学说道尔顿道尔顿葡萄干面包模型葡萄干面包模型汤姆孙汤姆孙卢瑟福卢瑟福行星模型行星模型波尔原子模型波尔原子模型波尔波尔电子云模型电子云模型薛定谔薛定谔二.核外电子排布、原子核外电子的运动特征、原子核外电子的运动特征1）绕核运动的速度极快（）绕核运动的速度极快（106m/s)且没有确定且没有确定的轨道，因此不能测定它在某一时刻的位置和的轨道，因此不能测定它在某一时刻的位置和运动轨迹。运动轨迹。2）电子的运动状态是通过它在原子核外某一）电子的运动状态是通过它在原子核外某一空间区域出现机会的多少来描

2、述。空间区域出现机会的多少来描述。2、电子云为直观起见，把电子在原子核外某处出现的机会为直观起见，把电子在原子核外某处出现的机会多少的状况用不同密集程度的小点来表示，就好多少的状况用不同密集程度的小点来表示，就好像电子在原子核周围形成了云雾，故称电子云像电子在原子核周围形成了云雾，故称电子云思考思考从氢原子电子云剖面图中分从氢原子电子云剖面图中分析，小白点的疏密与什么有关？析，小白点的疏密与什么有关？你知道小白点疏密所表示的意义你知道小白点疏密所表示的意义吗？吗？3、核外电子的运动状态 1）1）电子层：）电子层：电子的能量：低电子的能量：低高高第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层K层L层

3、M层N层O层P层Q层3、核外电子的运动状态 2）2）电子亚层：）电子亚层：电子层电子层1234电子亚层数电子亚层数1234亚层符号亚层符号1s(球形球形)2s,2p(纺锤形纺锤形)3s,3p,3d4s,4p,4d,4f同一电子层中不同亚层的电子能量也不同：同一电子层中不同亚层的电子能量也不同：EsEpEdEfEx请将同一原子的请将同一原子的2p,3d,2s,1s,3p,4f,3s亚层中亚层中的电子按其能量由低到高的顺序排列。的电子按其能量由低到高的顺序排列。原子核外电子的能量由所处的电子层和电子亚原子核外电子的能量由所处的电子层和电子亚层共同决定。层共同决定。3、核外电子的运动状态 3）3）电

4、子云的伸展方向）电子云的伸展方向s-1种伸展方向种伸展方向p-3种伸展方向种伸展方向yY2pxyzxY2pxyzxyzzY2ppz = px = pyd-5种伸展方向种伸展方向f-7种伸展方向种伸展方向轨道的概念：在一定的电子层上，具有一定的轨道的概念：在一定的电子层上，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。个轨道。3、核外电子的运动状态 4）电子层电子层1234亚层符号亚层符号1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,4f各电子层中各电子层中最多轨道数最多轨道数11+3=41+3+5=91+3+5+7=16各电子层中最多轨道数

5、为电子层序数各电子层中最多轨道数为电子层序数(n)的平方，的平方，即即n2个轨道个轨道4）电子的自旋）电子的自旋电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向（用种方向（用或或 表示）。表示）。每个轨道最多可容纳每个轨道最多可容纳2个自旋方向相反的电子个自旋方向相反的电子4、核外电子排布规律 核外各个电子层最多能容纳的电子数为核外各个电子层最多能容纳的电子数为_最外电子层上的电子数不超过最外电子层上的电子数不超过_个个次外层上的电子数不超过次外层上的电子数不超过_个个 倒数第三层不超过倒数第三层不超过_个个原子核外电子排布时，原子核外电子排布时，一般

6、一般先占有能量较低先占有能量较低的轨道，然后，电子才依次进入能量较高的轨道。的轨道，然后，电子才依次进入能量较高的轨道。2n281832思考画出画出15号、号、35号、号、51号、号、82号、号、114号、号、26号号元素的原子结构示意图元素的原子结构示意图三、核外电子排布的规律 1.能量最低原理能量最低原理电子在核外排布时，尽可能占据能量最低的轨道电子在核外排布时，尽可能占据能量最低的轨道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p能级交错现象：能级交错现象：是指电子层数较大的某些轨道的能是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。量反低于电子层数较小的某些轨道能

7、量的现象。 核外电子排布式：核外电子排布式：表示原子核外电子在每个电子层表示原子核外电子在每个电子层中各个亚层排布情况的式子中各个亚层排布情况的式子 1.能量最低原理Ex3写出下列原子的核外电子排布式写出下列原子的核外电子排布式 O、P、Ca、Fe(26号号)书写电子排布式时，要从左向右按电子层能量递增的书写电子排布式时，要从左向右按电子层能量递增的顺序排列；每个电子层中的亚层是按顺序排列；每个电子层中的亚层是按s p d f能量递增能量递增的顺序排列；各电子亚层上的电子数标在亚层符号的的顺序排列；各电子亚层上的电子数标在亚层符号的右上角。右上角。 例如氮原子的电子排布式为例如氮原子的电子排布

8、式为1s22s22p3 解析解析:O-1s:O-1s2 22s2s2 22p2p4 4; P-1s; P-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p3 3; ; Ca-1s Ca-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 2; ; Fe-1s Fe-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 22.泡利（Pauli）不相容原理2.2.泡利（泡利（PauliPauli）不相容原理）不相容原理同一原子中，没有运动状态四个方面完全一样的电同一原子中，没有运动状态四个方面完全一样的电子，即每个轨道只能

9、容纳两个自旋方向相反的电子子，即每个轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子 思考思考 用用轨道表示式轨道表示式描述描述B B原子的核外电子排布原子的核外电子排布C C原子的原子的轨道表示式轨道表示式？轨道表示式：表示原子轨道表示式：表示原子核外电子排布核外电子排布的图式之一。的图式之一。用一个方框用一个方框(或圆圈或圆圈)表示一个轨道，用表示一个轨道，用“”和和“”表示电子自旋状态和数目。表示电子自旋状态和数目。 2.泡利（Pauli）不相容原理 思考思考 用用轨道表示式轨道表示式描述描述B B原子的核外电子排布原子的核外电子排布C C原子的原子的轨道表示式轨道表示式？解析解析:B 1s 2s 2

10、p:B 1s 2s 2p解析解析:C 1s 2s 2p:C 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p3.洪特规则3.洪特规则洪特规则在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布可使体系能量降到最低最稳定。可使体系能量降到最低最稳定。Ex4写出下列原子的价层电子轨道表示式：写出下列原子的价层电子轨道表示式：N、O、Fe、Cr（24号）号）解析解析: :N 2s 2p O 2s 2p

11、Fe 3d 4s Cr 3d 4s 3.洪特规则3.洪特规则洪特规则在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的在能量相同的轨道上有多个电子时，电子尽可能的先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布先分占不同轨道，且保持自旋状态相同，这样排布可使体系能量降到最低最稳定。可使体系能量降到最低最稳定。推论：电子排布时，电子亚层处于全充满，半充推论：电子排布时，电子亚层处于全充满，半充满，全空状态时比较稳定满，全空状态时比较稳定Ex5写出写出Cu（29号）的核外电子排布式号）的核外电子排布式解析：解析：Cu-1sCu-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d101

12、04s4s1 1例题1 以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（状态描述最详尽的是（ ） A：He B C1s2 2 DD 解析：解析：A A选项仅表示出氦原子的原子符号选项仅表示出氦原子的原子符号B B选项表示出选项表示出氦原子的电子层氦原子的电子层C C选项表示出氦原子的电子层和电子亚层选项表示出氦原子的电子层和电子亚层D D选项表示出氦原子的电子层、电子亚层、电子云选项表示出氦原子的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向（即轨道）以及电子的自旋的伸展方向（即轨道）以及电子的自旋小结小结:轨道表示式对电子运动状态的描述最详尽轨道表示式对电子运动状态的描述最详尽下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是（ ） A.3p轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为 1s22s22p63s23p2的原子的原子B.M层全充满而层全充满而N