1.2.1 基态原子的核外电子排布-高二化学同步课堂（鲁科版2019选择性必修2）

鲁科版选择性必修2

物质结构与性质同学们好欢迎来到化学课堂第2节

原子结构与元素周期表

课时1

基态原子的核外电子排布

第一章

原子结构与元素性质教材分析

学生对原子结构与元素周期表的关系有了一定的认识，如原子的电子层数和同期序数的关系，最外层电了数和主族序数的关系，但是并未揭示原了结构与周期、族等元素周期表的构成的深层关系。本节在原子结构的量子力学模型的基础上，进一步介绍基态原子的核外电子排布，为了让学生积极主动地获取知识，基态原子的核外电子排布的内容是通过活动探究来完成的，从中引入三个基本原理或规则，还特别设计了针对碳原了的核外电了排布的"交流·研讨";最后通过"活动·探究"使学生根据前面所学的方法和原则，写出的电子排布式与实际不符，从而发现原有模型的局限性，进而自然地产生进一步学习的动机，随后以光谱实验作为证据支持，使建立的模型进一步完善。

请你回忆！请回顾一下１一１８号元素的原子结构示意图Na+11281+12282+13283+14284+15285+16286+17287+18288MgAlSiPSClArLi+321+422+523+624+725+826+927+1028BeBCNOFNeH+11

He+22请你联想·质疑！请回顾一下１一１８号元素的原子结构示意图为什么第一层最多只能容纳２个电子，第二层最多只能容纳８个电子？请你联想·质疑！请回顾一下１一１８号元素的原子结构示意图原子核外第三、四、五层及其他电子层最多容纳的电子数分别是多少？原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？01

基态原子的核外电子排布规律请根据有关原子轨道的知识猜想1~18号元素基态原子的核外电子排布情况，并尝试推测基态原子的核外电子排布规律活动·探究原子核外电子是分层排布的原子核外电子是分层排布的表示方法——原子结构示意图

NaKLM不同的电子层，其能量是不同的meiyangyang8602你知道吗?Na原子第二层上的8个电子的能量是否一样？在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，据此把它们分为能级。NaKLM22S2P3d2s813S3P222221同能层和同能级：2px＝2py＝2pz同能层不同能级：2s＜2pmeiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

量子力学对原子核外电子运动状态的描述电子层(n)1234…符号KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子轨道数1131351357…最多容纳的电子数每个能级2262610261014…每个电子层281832…能量K<L<M<N<…02

基态原子的核外电子排布规律原则一：能量最低原理meiyangyang8602请根据有关原子轨道的知识猜想1~18号元素基态原子的核外电子排布情况，并尝试推测基态原子的核外电子排布规律原子核外电子是分层排布的原子核外电子是分层排布的1.基态原子的核外电子排布规律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。meiyangyang8602请根据有关原子轨道的知识猜想1~18号元素基态原子的核外电子排布情况，并尝试推测基态原子的核外电子排布规律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。1s2s2p3s3p263dKLM（二）药理作用meiyangyang8602原则一：能量最低原理K层L层能层能量越来越高N层M层能级同一能层各能级能量越来越高能层是楼层能级是楼层的阶梯meiyangyang8602meiyangyang8602电子层(n)1234…符号KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子轨道数1131351357…最多容纳的电子数每个能级2262610261014…每个电子层281832…能量K<L<M<N<…请你思考！1s原子轨道有两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？03

基态原子的核外电子排布规律原则二：泡利不相容原理meiyangyang8602meiyangyang8602斯特恩-盖拉赫实验在斯特恩-盖拉赫实验中发现了银原子束经过不均匀磁场，产生了偏转，并最终在屏幕垂直方向上，形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。meiyangyang8602meiyangyang8602

电子自旋电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋meiyangyang8602meiyangyang8602请你猜测！氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个电子电子排布的两种状态氦的电子排布的两种状态He1s或：He1s或：He1smeiyangyang8602meiyangyang8602

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。1925年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理(泡利不相容原理)。meiyangyang8602meiyangyang8602请你判断！氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个电子电子排布的两种状态氦的电子排布的两种状态He1s或：He1s或：He1smeiyangyang8602meiyangyang8602基态原子的核外电子排布表示方法原子结构示意图

He1s轨道表示式04基态原子的核外电子排布表示方法meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法结合H、He的原子结构示意图可知，电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。基态氢原子的电子排布式为

1s1基态氦原子的电子排布式为

1s2meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法基态锂原子的电子排布式为

1s22s1基态铍原子的电子排布式为1s22s2对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法电子层(n)1234…符号KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子轨道数1131351357…最多容纳的电子数每个能级2262610261014…每个电子层281832…能量K<L<M<N<…meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法对于B至Ne元素，在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，直至2p能级填满。1s22s22p11s22s22p2

1s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法1.电子排布式电子排布式是表示原子核外电子排布的一种方式。在ns、np、nd等符号的右上角用数字表示出电子的数目。1s22s22p63s23p5锂1s22s1氯练习写出11至18号元素的电子排布式NaMgAlSiPSClAr1s22s22p63s11s22s22p63s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6Ne

1s22s22p6[Ne]3s11s22s22p63s1简化[Ne]3s23p5表示内层电子已经达到稀有气体结构的部分meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法1.电子排布式1s22s22p63s23p5锂1s22s1氯需要强调的是，原子中的核外电子是不可区分的，实际上人们并不能确定哪个电子排布在哪个原子轨道上。给出核外电子排入各原子轨道的顺序及探讨基态原子的核外电子排布，仅仅是为了给学习和研究提供方便。meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法2.轨道表示式用方框表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法结合H、He的原子结构示意图可知，电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。基态氢原子的电子排布式为

1s1基态氦原子的电子排布式为

1s2↑1sH↓1sH或↑↓1sHemeiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法基态锂原子的电子排布式为

1s22s1基态铍原子的电子排布式为1s22s2对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。Be1s↑↓↑↓2sLi1s↑↓↑2smeiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法对于B，在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，直至2p能级填满。1s22s22p1B1s↑↑↓↑↓2s2p同一个原子轨道:只有一个电子21电子对自旋方向相反的一对电子单电子B原子中:有

对电子对，有

个单电子。meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法对于B，在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，直至2p能级填满。有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。35B1s↑↑↓↑↓2s2p轨道数电子数meiyangyang8602meiyangyang8602核外电子排布表示方法1s22s22p2

由于三个p轨道的能量完全一样，那么，你认为p轨道上的两个电子应当采取以下排布方式中的哪种方式呢?交流·研讨根据能量最低原理和泡利不相容原理，可以推断基态碳原子的核外电子排布式为1s²2s²2p²。meiyangyang8602交流·研讨基态碳原子可能的轨道表示式（1）（2）（3）（4）其他排布方式C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p你认为p轨道上的两个电子应当采取以下排布方式中的哪种方式呢?meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602洪特根据大量光谱实验数据，在1925年总结出了规律。05

基态原子的核外电子排布规律原则三：洪特规则meiyangyang8602meiyangyang8602原则三：洪特规则洪特（F.Hund）在研究了大量原子光谱后总结出一个规律：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。这就是原子核外电子在原子轨道上排布所遵循的第三个原则——洪特规则（Hund’srule）。弗里德里希·洪特使体系的总能量达到最低。meiyangyang8602meiyangyang8602原则三：洪特规则1s22s22p2

（1）（3）（3）（4）其他排布方式练习请写出以下元素原子的轨道表示式。1s↑↑↓↑↓↑↑2s2pN1s↑↓↑↓↑↓↑↑2s2pO1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑2s2pFmeiyangyang8602分别写出1～18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式迁移应用meiyangyang8602分别写出1～18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式迁移应用meiyangyang8602请你思考！19～36号元素基态原子的核外电子排布活动探究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KLMN最多电子数281832能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充电子数226261K：1s22s22p63s23p64s11s2s3s2p3p4smeiyangyang8602活动探究请你思考！19～36号元素基态原子的核外电子排布当4s能级填满后，下一个电子应该填充在哪个能级？能层KLMN最多电子数281832能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充电子数226262

Ca：1s22s22p63s23p64s21s2s3s2p3p4s3d能级交错06

基态原子的核外电子排布规律原则四：构造原理meiyangyang8602meiyangyang8602

原则四：构造原理

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。KLMNOPQ1s2s3s2p3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7pmeiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

原则四：构造原理

基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序如图1-2-4所示，它表示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……这一规律称为构造原理。meiyangyang8602值得指出的是，图1-2-4只是给出了基态原子外层电子在原子轨道上排布的规律，即只有原子最外层电子在原子轨道上填充时才出现先填ns轨道再填(n-1)d轨道。但这一顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。例如，对于ns和(n-1)d轨道都填有电子的原子，在许多情况下(n-1)d轨道的电子能量更低。meiyangyang8602

原则四：构造原理

meiyangyang8602请你总结！19～36号元素基态原子的核外电子排布K：1s22s22p63s23p64s1、Ca：1s22s22p63s23p64s2、

Sc：1s22s22p63s23p63d14s2、Ti：1s22s22p63s23p63d24s2、V：1s22s22p63s23p63d34s2、

Cr：1s22s22p63s23p63d54s1、Mn：1s22s22p63s23p63d54s2、

Fe：1s22s22p63s23p63d64s2、Co：1s22s22p63s23p63d74s2、Ni：1s22s22p63s23p63d84s2、Cu：1s22s22p63s23p63d104s1、

Zn：1s22s22p63s23p63d104s2、Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p1、

Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2、As：1s22s22p63s23p63d104s24p3Se：1s22s22p63s23p63d104s24p4、Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5、

Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6。Cr：1s22s22p63s23p63d44s2、Cu：1s22s22p63s23p63d94s2、07

基态原子的核外电子排布规律洪特规则特例meiyangyang8602meiyangyang8602洪特规则特例24Cr原子电子排布式

1s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d54s1能级排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4p填充电子数2262615meiyangyang8602meiyangyang8602洪特规则特例29Cu原子电子排布式

1s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d104s1能级排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4p填充电子数22626110meiyangyang8602能量相近的简并轨道中，电子排布为全充满、半充满或全空的状态是能量较低的稳定状态，此为洪特规则的特例。meiyangyang8602洪特规则特例全充满：p6、d10、f14体系能量较低，原子较稳定半充满：p3、d5、f7全空