1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第一章

原子结构与性质第一节

原子结构

课时2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道课堂导入经过上节课的学习，我们知道了核外电子按照能量不同可以分成不同的能层，同一能层的电子，还被分成不同能级。能层与能级那么，核外电子在能层中依据什么规律进行排布？核外电子在能级中的排布又可以如何表示？课堂学习你还记得前18号元素的原子结构示意图应该如何书写吗？构造原理能层中的排布规律：(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层；(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子；(3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。课堂学习能级中的排布规律如何，你有什么发现吗？构造原理能级中的排布规律：(1)结合H和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；(2)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；(3)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；(4)对于Na至Ar元素，电子先填入3s能级，填满后继续填入3p能级，直至3p能级填满。能层KLMN最多电子数281832能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充电子数22626课堂学习根据前18号元素的电子排布情况，我们能得到能级中的排布顺序如下：构造原理根据核外电子在能层中的排布规律，请分析K和Ca中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。能层KLMN最多电子数281832能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充电子数22626显然，K和Ca的核外电子能量最高的能层为N能层，故能级能量最高的为4s能级。1s2s3s2p3p4s课堂学习当4s能级排满之后，下一个电子应该如何排布，是3d能级还是4p能级？构造原理下一个电子应当排布在3d能级上。能层KLMN最多电子数281832能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f填充电子数2262621s2s3s2p3p4s3d能级交错能级交错：随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层。排布规律：ns→(n-2)f→(n-1)d→np。课堂学习构造原理：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。构造原理排布规律：每一行对应一个能层，每个小圈表示一个能级；各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。注意事项：作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性，对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。课堂巩固你能写出25Mn的能级排布吗？能级排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4p填充电子数2262625能级排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4pCr的填充电子数2262615Cu的填充电子数22626110能级排布顺序1s2s2p3s3p4s3d4p填充电子数那24Cr和29Cu的能级排布应当如何书写呢？这是因为轨道在全空、全充满或半充满的时候能量更低。课堂学习上述用表格表示能级排布的方法过于复杂，你会选择用什么方法进行简化的表示呢？电子排布式电子排布式：按能量由低到高的顺序写出各能级符号，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。能层能级能级上的电子数电子排布式的书写步骤按照构造原理依次将电子填入能级：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…根据各能级容纳的电子数填充电子。去掉空能级，并按照能层顺序排列。课堂学习电子排布式请你写出下列基态原子的核外电子排布式。①8O：②14Si：③19K：④21Sc：

⑤26Fe：1s22s22p41s22s22p63s23p21s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d64s2为了书写起来更加方便，可以将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示，这样得到的式子称为简化电子排布式。例如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，而[Ne]表示的是Ne的核外电子排布，也称为原子实。原子实表示的电子称为内层电子，通常不参与成键，原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质。[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s2课堂学习为了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)。而原子实外的电子称为价层电子，决定元素的化学性质，故可以书写某一原子的价层电子排布，例如Ni的简化电子排布式为[Ar]3d84s2，价层电子排布为3d84s2。电子排布式除此之外，某些离子的核外电子排布也可以用电子排布式表示，例如Na的电子排布式为1s22s22p63s1，Na+的电子排布式1s22s22p6，Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5，Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6。对比元素周期表中各元素的价层电子排布，我们能够发现：对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子；对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还包括次外层电子。以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是()①1s12s1 ②1s22s12p1 ③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1A.①② B.①③ C.②③ D.③④课堂巩固D在下列所示的粒子中，氧化性最强的是()

A.1s22s22p2 B.1s22s22p5

C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p6B课堂学习在了解了核外电子的排布之后，你一定会好奇电子排布之后是如何运动的。在1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行，然而，1926年时玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。电子云1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。根据量子力学，我们知道核外电子运动空间的不确定性与概率，那么应该如何描述这种概率呢？课堂学习电子云：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。

P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积。氢原子1s电子的概率密度分布图小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。意义：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。将电子云图中出现概率为90%的区域圈出来得到电子云轮廓图电子云课堂学习通过对氢原子1s电子的电子云轮廓图绘制，能够发现s电子的电子云形状为球形，且不同能级s电子的电子云形状一致，能层越高球形的半径越大。对比s电子的电子云形状为球形，只有一种空间伸展方向，p电子的电子云形状则为哑铃形，有三种空间伸展方向，分为相对于x、y、z轴对称。电子云课堂学习原子轨道原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道，各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。表示方法：常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向，因此s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大，p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。课堂学习原子轨道s能级的原子轨道是1个，p能级的原子轨道是3个，那么d、f能级中的原子轨道数量是多少呢？能级spdf最多可容纳电子数261014原子轨道数1357单轨道容纳电子数2222能级spdf最多可容纳电子数261014原子轨道数13单轨道容纳电子数22原子轨道与能层序数的关系：不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，半径不同，能层序数n越大，原子轨道的半径越大；s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。同一能层中px、py、pz的能量相同；原子轨道数与能层序数(n)