化学选修3第一章第一节

1、各能层能级能量关系各能层能级能量关系 构造原理中排布顺序的实质(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： (2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： (3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: -各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4dns(n-2)f(n-1)dnp (n为能层序数为能层序数)4 4、电子排布式：、电子排布式： 用数字在能级符号右上角表明该能级上用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。的排布的电子数。NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1能层序数能层序数该能级上排布的电子数该能

2、级上排布的电子数能级符号能级符号K KL LM MFeFe：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2K KL LM MN N按能层次序书写，按构造原理充入电子。按能层次序书写，按构造原理充入电子。原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电子排布式Li: 1s22s1练一练练一练请写出请写出4 41010号元素原子的电子排布式。号元素原子的电子排布式。 4 铍铍Be 5 硼硼B 6 碳碳C7 氮氮N 8 氧氧O 9 氟氟F 10 氖氖Ne1s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2

3、s22p51s2 2s22p6氢氢 H H钠钠 Na Na 铝铝 AlAl1s1s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1例如例如钙钙Ca 1s22s22p63s23p64s2钙钙Ca想一想想一想+20 第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层2882N层层第第4层层【练习】【练习】试书写试书写N N、ClCl、K K、2626FeFe原子的核外电原子的核外电子排布式。子排布式。 Cl: K: 26Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22

4、p6 3s23p63d6 4s2注意书写注意书写：1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6原子的简化电子排布：原子的简化电子排布：原子实原子实 Ne 3s1练习：练习：写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简化电子排布式吗？号元素铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构NaNa的简化电子排布：的简化电子排布： He 2s22p4 Ne 3s23p2 Ar 3d64s2O O：SiSi：FeFe：P P7 7【思考与交流】

5、【思考与交流】2 21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12424号铬：号铬：2929号铜号铜：练习：练习：1 13636号元素中是否都遵循构造原理？号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？举出能否具体的例子？注注 意意第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构 （第（第2 2课时）课时）3.3.了解核外电子的运动状态即原子轨道了解核外电子的运动状态即原子轨道 4.4.了解泡利原理和洪特规则了解泡利原理和洪特规则 5.5.理解满足基态原子的条件理解满足基态原子的条件 6.6.学会用电子排布图表示核外电子排布规

6、学会用电子排布图表示核外电子排布规律律 【教学目标】【教学目标】1.1.理解能量最低原理，及其运用理解能量最低原理，及其运用2.2.了解原子核外电子在一定条件下会了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单运用发生跃迁，了解其简单运用四.能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理能量最低原理: : 原子的电子排布遵循构造原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于能使整个原子的能量处于最低状态。最低状态。 基态原子基态原子: : 处于最低能量的原子处于最低能量的原子 ( (稳定稳定) )电子放电子放出能量出能量电子吸电子吸收能量收能量激发态原子激发态原子: :基态原子的电子吸收

7、能量后电子会基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级跃迁到较高的能级, ,变为激发态原子。变为激发态原子。 ( (不稳定不稳定) )如如：Na 1s22s22p63s1如如：Na 1s22s22p63p1【阅读】【阅读】 P7 四四 第一段第一段 基态与激发态的关系基态与激发态的关系原子光谱原子光谱基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸收能量吸收能量释放能量释放能量发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱能量较高能量较高能量最低能量最低基态与激发态相互转化的应用基态与激发态相互转化的应用 焰色焰色 反应反应 焰色反应就是焰色反应就是 某些金属原子的电子在高温火某些金属原子的电子在高温火焰中，接受

8、了能量，使原子外层的电子从焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态基态激跃迁到激跃迁到激发态激发态；处于激发态的电子是十分不；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约稳定的，在极短的时间内（约1010s s）便跃迁）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。量以一定波长（颜色）的光释放出来。 由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到

9、了各种色差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。彩。 焰火呈现五颜六色的原因焰火呈现五颜六色的原因处于最低能量的原子处于最低能量的原子_ ,_ ,简称能量最低原理。简称能量最低原理。_叫做基态原子。叫做基态原子。 当基态原子的电子吸收能量后，电子会当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态原子。电子从较，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将基态时，将_能量。光（辐射）是电能量。光（辐射）是电子子_能量的重要形式之一。能量的重要形式之一。原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的原子的电子排布遵循构造原理

10、能使整个原子的能量处于最低状态能量处于最低状态 跃迁到较高能级跃迁到较高能级 释放释放 释放释放 原子光谱原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的谱仪摄取各种元素的电子的吸收吸收光谱光谱或或发射光谱发射光谱，总称，总称原子光谱原子光谱。光的色散光的色散光谱：光谱：按一定次序排列的彩色光带按一定次序排列的彩色光带用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱 光谱分析：光谱分析： 在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴

11、定元素，称为线来鉴定元素，称为光谱分析光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。在与含量等。 光谱分析的应用通过原子光谱发现许多元素。通过原子光谱发现许多元素。如：如：铯铯（18601860年）和年）和铷铷（18611861年），其光谱中年），其光谱中有特征的篮光和红光。有特征的篮光和红光。又如：又如：18681868年科学家们通过太阳光谱的分析发年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体现了稀有气体氦氦。思考：思考：五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道

12、核外电子核外电子质量小质量小( (只有只有9.119.111010-31 -31 kg)kg)，运动运动空间小空间小（相对于宏观物体而言）（相对于宏观物体而言），运动速率大运动速率大( (近光速近光速) )。核外电子运动的特征核外电子运动的特征无确定的轨道无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少其在核外空间某处出现的机会的多少( (概率概率) )。测不准原理测不准原理( (海森堡海森堡) )电子云电子云: :电子在原子核外出现的概率分布图。电子在原子核外出现的概率分

13、布图。1s1s电子在原子核外出现的概率分布图电子在原子核外出现的概率分布图 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述【阅读】【阅读】P9 电子云电子云只是形象地表示只是形象地表示 电子出现在各点的电子出现在各点的概率概率高低高低, ,而实际上并不存在。而实际上并不存在。 小黑点不表示电小黑点不表示电子，只表示电子在子，只表示电子在这里出现过一次。这里出现过一次。小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示电子在核外空间内电子在核外空间内出现的机会的多少。出现的机会的多少。电子轮廓图的制作 常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%90%的空间的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为圈出来，人们

14、把这种电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道。 P P10 10 最后一段最后一段电子云轮廓图电子云轮廓图原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的. .电子云形状电子云形状s s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；电子出现的机会相同；p p电子云呈电子云呈哑铃形哑铃形 ( (或或纺锤形纺锤形) )；原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图* * S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的* * 能层序数能层序数n n越大越大, ,原子轨道半径越大原子轨道半径越大xyzxyzxyz* *

15、 P P能级的原子轨道是哑能级的原子轨道是哑铃形的铃形的, ,每个每个P P能级有能级有3 3个个原子轨道原子轨道, ,它们相互垂直它们相互垂直, ,分别以分别以P Px x,P ,Py y,P ,PZ Z表示表示。 P P能级的原子轨道图能级的原子轨道图原子轨道图原子轨道图S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图P能级的原子轨道图思考：思考：回忆回忆 s p d f s p d f 能级分别最多容纳电子个数？能级分别最多容纳电子个数？P5 第二段最后一句话第二段最后一句话观察下图，这些图称为原子的观察下图，这些图称为原子的电子排布图电子排布图。1.1.每个原子轨道最多只能容纳几个电子？每个原子

16、轨道最多只能容纳几个电子？2.2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？当电子排在同一个能级内时，有什么规律？ 1 1个原子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2 2个电子，且自个电子，且自旋方向相反旋方向相反( (顺时针、逆时针顺时针、逆时针) )。 -泡利原泡利原理理 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。独占据一个轨道，而且自旋方向相同。-洪特规则洪特规则 泡利泡利(Pauli),(Pauli),奥地利科学家奥地利科学家, ,对于量子力学的形成以及原子结构对于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重

17、大的贡献，获得理论的发展有重大的贡献，获得19451945年诺贝尔物理奖。他对科学理年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深刻的洞察力，语锋犀利，论有着很深刻的洞察力，语锋犀利，被称为被称为“理论物理学的心脏理论物理学的心脏” ” 。 泡利原理泡利原理 一个原子轨道中最多只能容一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。定，原子的总能量最低。 泡利不相容原理泡利不相容原理电子排布式电子排布式1s 2s电子排布图电子排布图 用一个用一个表示一个原子轨道，表示一个原子轨道，在在中用中用“”

18、或或“”表示该轨道表示该轨道上排入的电子。上排入的电子。Li: 1s22s1洪特规则洪特规则 对于基态原子，电子在能量相同对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。的轨道并且自旋方向相同。 C ：1s2 2s22p21. .每个原子轨道上最多能容纳每个原子轨道上最多能容纳_个电子，个电子，且自旋方向且自旋方向_科学研究科学研究2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是总是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特规则洪特规则2不同

19、不同泡利原理泡利原理首先单独占一个轨道首先单独占一个轨道相同相同NOC练习练习1：创新设计创新设计 例例5，训练，训练5练习练习2：写出写出 24Cr 29Cu 电子排布式电子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：洪特规则特例： 洪特规则特例：洪特规则特例： 相对稳定的状相对稳定的状态态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）泡利原理泡利原理：洪特规则洪特规则： 当电子排布在同一能级的不同轨道当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一

20、个轨道（即分占时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。不同的轨道），而且自旋状态相同。 一个原子轨道最多容纳一个原子轨道最多容纳2 2个电子，个电子，而且自旋方向相反。而且自旋方向相反。洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整个原子处整个原子处于能量最低状态于能量最低状态”，而不是说电子填充到，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使则都使“整个原子处于能量最低状态整个原子处于能量最低状态”。注意：注意：小结：核外电子排布规则小结：核外电子排布规则1.1.能量最低原理