2025届高三化学一轮复习 第30讲 原子结构 核外电子排布规律 课件

第四章

金属及其化合物第30讲

原子结构

核外电子排布考点一

原子结构、核素、同位素1.原子的构成(1)构成原子的微粒及作用决定

的种类元素原子化学原子(ZX)A原子核质子(Z个)→决定

的种类

中子

→在质子数确定后决定

种类(A－Z)个核外电子(Z个)→主族元素最外层电子数决定元素的

性质

→(同位素)强调几点：①普通H：没有中子②中性原子：质子数(Z)＝核电荷数＝

=

。③离子的核外电子数：④质量数(A)＝

(Z)＋

(N)≈该原子的近似相对原子质量核外电子数原子序数ZXn+A:Z-nZXn-A:Z+n质子数中子数核素考点一

原子结构、核素、同位素1.原子的构成(2)微粒的基本关系式①质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数考点一

原子结构、核素、同位素1.原子的构成(3)微粒符号周围数字的含义质子数质量数化合价电荷数原子数1.某元素的某种离子X2-核外共有a个电子，核内有b个中子，表示该X原子的下列符号中正确的是（）C2.已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则ωgR原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是(

)D考点一

原子结构、核素、同位素质子数(核电荷数)2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析→(元素由质子数决定)可以是各种状态的原子,只要质子数相同例如：1H、D、T、H+等均属于“氢元素”考点一

原子结构、核素、同位素2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析注意：①元素只论种类,不讲个数;原子既讲种类又讲个数。②元素组成宏观物质如：水由氧元素和氢元素组成

水分子由O原子和H原子构成

一个水分子由1个O原子和2个H原子构成元素考点一

原子结构、核素、同位素质子数(核电荷数)质子中子

2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析氢重氢超重氢HDT

氕

氘

氚考点一

原子结构、核素、同位素质子数(核电荷数)质子中子

2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析核素用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子O考点一

原子结构、核素、同位素质子数(核电荷数)质子中子

质子数中子数2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析大多数元素都有同位素。(元素只有118种，原子却多得多)考点一

原子结构、核素、同位素2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析同位素的性质①同位素的化学性质基本相同，物理性质有的相近，有的差异很大。②由同位素形成的“单质”混合在一起是纯净物。

如:H2、D2、T2、HD等混合在一起，都是氢气，属纯净物。③同位素之间的转化既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。④天然存在的同位素，相互间保持一定的原子个数百分比(丰度)不变。考点一

原子结构、核素、同位素同位素同素异形体同分异构体同系物对象原子单质化合物有机物辨析同一元素的不同核素同一元素形成的不同单质分子式相同，结构不同结构相似，组成上相差n个CH2原子团性质物理性质不同，化学性质相同物理性质不同，化学性质相似物理性质不同，化学性质可能相同物理性质不同，化学性质相似3.两种相对原子质量(3)注意事项：①原子的质量数=原子的近似相对原子质量②原子才有质量数，元素没有质量数③元素的相对原子质量不仅与其各同位素原子的相对原子质量有关，还与其各同位素原子在自然界中所占的原子百分数(丰度)有关。考点一

原子结构、核素、同位素考点二

核外电子运动状态与排布原理1.核外电子运动状态(1)核外电子按

不同分成能层,同一能层的电子,还被分成不同

。能量能级

能层(电子层)核外电子按能量不同分成能层，也叫电子层能层的表示方法能层一二三四五六七符号K

L

M

N

OPQ

离核越近的能层，具有的能量越低。

电子优先占据低能量能层能量高低：K<L<M<N<O<P<Q考点二

核外电子运动状态与排布原理1.核外电子运动状态(2)核外电子按

不同分成能层,同一能层的电子,还被分成不同

。能量能级能级(又叫电子亚层)

同一能层中，电子的能量还稍有差异，把一个能层分为1个或若干个能级。能级表示形式：用字母s、p、d、f┅┅能级的符号：nsnpndnf…(n：能层序数)考点二

核外电子运动状态与排布原理能层(n)一二三四能级符号

各能级原子轨道数

最多容纳电子数

五

(2)不同能层中，能级数规律1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5pnd→n≥3；规律：①任一能层的能级总从s能级开始，按s、p、d、f……排序②能级数=能层序数③各能级所在能层的取值ns→n≥1；np→n≥2；nf→n≥4；5d5f5gnd→n≥3；考点二

核外电子运动状态与排布原理能层(n)一二三四能级符号

各能级原子轨道数

最多容纳电子数

五

(2)不同能层中，能级数规律1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p规律：④以s、p、d、f…排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的二倍。⑤每个原子轨道最多容纳一对自旋相反的电子5d5f5g91131351357135728183250考点二

核外电子运动状态与排布原理2.核外电子排布规律(1)能量最低原理：核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后再由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层。(2)各电子层最多容纳

个电子；(3)最外电子数不超过

个电子(K层为最外层不超过

个)；(4)次外层电子数不超过

个电子；(5)倒数第三层电子数不超过

个电子。一低四不超即：最外层

8e-，次外层

18e-，倒第三层32e-2n2232818考点二

核外电子运动状态与排布原理运动状态3.电子云与原子轨道(1)电子云：处于一定空间

的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。电子云图绘制比较困难，常用电子云轮廓图代替。(2)电子云轮廓图：将电子出现概率P≧90%的空间圈出来。如氢原子电子云轮廓图：

小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述考点二

核外电子运动状态与排布原理3.电子云与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[易错警示]电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域，也就是我们通常所说的原子轨道图。(3)原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个()称为一个原子轨道(即电子云的轮廓)。空间运动状态考点二

核外电子运动状态与排布原理3.电子云与原子轨道(3)原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个()称为一个原子轨道(即电子云的轮廓)。空间运动状态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s轨道：s原子轨道呈___形对称,即在空间有_个伸展方向,故s轨道只有_个轨道。不同能层的电子，能量越高，离核越远，电子云半径越大球11考点二

核外电子运动状态与排布原理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P轨道呈_____形，P轨道在空间有__个伸展方向，它们互相垂直，包括___、___、__共___个轨道。哑铃3px

py

pz3p轨道：（纺锤形）考点二

核外电子运动状态与排布原理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d轨道：花瓣形d轨道在空间有__个伸展方向，即d轨道共__个轨道。f轨道形状更复杂，在空间有7个伸展方向，即f轨道共7个轨道。55考点二

核外电子运动状态与排布原理能级符号nsnpndnf轨道数目电子云形状(3)原子轨道总结归纳：①不同能层相同能级电子云轮廓图的形状和取向相同②能层序数越大，原子轨道的半径越大。如1s<2s<3s<4s③形状和大小相同，但取向不同的原子轨道，能量相等。1357球形哑铃形花瓣形3.电子云与原子轨道考点二

核外电子运动状态与排布原理4.基态与激发态

原子光谱(1)基态与激发态(2)原子光谱不同元素原子的电子发生跃迁时会

或

不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。最低能量低能级较高能级吸收释放特别提醒

电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。激发态原子不稳定，易释放能量变为较低能量的激发态乃至基态原子。考点二

核外电子运动状态与排布原理(3)基态、激发态及光谱示意图(电子的跃迁)[微点拨2]

①不同的原子轨道具有不同的能量，轨道能量的变化是不连续的，即量子化的。②电子跃迁一般发生在能量相近的能级间,激发态原子释放能量不一定变成基态原子。吸收光谱发射光谱

光是电子跃迁释放能

量的重要形式之一。考点二

核外电子运动状态与排布原理(4)不同原子的电子发生跃迁时可以吸收或发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱和发射光谱。各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱特征:暗背景,亮线,线状不连续特征:亮背景，暗线，线状不连续

发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线恰好处于完全相同的位置。考点二

核外电子运动状态与排布原理【深度思考】1.发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线恰好处于完全相同的位置,为什么？相同元素的原子，电子在两个能级之间跃迁往返时，经历了两个恰好相反的过程，过程中也就必然吸收或放出同样多的能量，对应的光的波长相同。故在吸收光谱和发射光谱相同位置一定出现线状谱。

不同元素的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此电子跃迁时发射或吸收光的频率也必定不同，故每种元素在光谱中都会形成“特征谱线”。考点二

核外电子运动状态与排布原理(5)原子光谱的用途发现新元素检验元素生活中，我们看到的许多可见光，如：焰火、激光、霓虹灯……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。He氦“太阳元素”考点二

核外电子运动状态与排布原理5.原子核外电子排布的规范书写(1)排布规律(书写原则)[微点拨1]洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时,体系较稳定,能量最低。最低2相反平行在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。例如,基态24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1

29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。考点二

核外电子运动状态与排布原理(2)构造原理(填充顺序)从氢开始,随着核电荷数的递增,新增电子填入能级的顺序称为

,如图为构造原理示意图:

构造原理能层能级即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、

、4p、5s、

、5p、6s、

、

、6p、7s、

、

、7p……。3d4d5d4f5f6d考点二

核外电子运动状态与排布原理(3)能级交错现象：从第三能层开始部分能级不完全遵循能层顺序,内层能级能量比外层能级高，称之为能级交错现象。各能级的能量高低顺序：ns<(n-2)f<(n-1)d<np1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p......构造原理如E(4s)<E(3d)、E(5s)<E(4d)

提醒:电子排布虽然存在能级交错，但表示时需要将相同能层的能级写在一块

1s22s22p63s23p63dx4sx4px4dx┅5sx┅5px

……即：按构造原理顺序填充电子，但书写时同层能级合并在一起。考点二

核外电子运动状态与排布原理(4)核外电子排布表示方法(以硫原子为例)表示方法书写方法及注意问题

原子结构示意图

(1)每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。(2)最外层不超过8个(若最外层为K层则不超过2个);次外层不超过18个(若次外层为L层则不超过8个);倒数第三层不超过32个电子排布式1s22s22p63s23p4按电子排入各电子层中各能级的先后顺序,用能级符号依次写出各能级中的电子数,一般情况下,能层低的能级要写在左边,同时注意洪特规则特例考点二

核外电子运动状态与排布原理表示方法书写方法及注意问题简化电子排布式[Ne]3s23p4用“[稀有气体]+价层电子”的形式表示价层电子排布式3s23p4价层电子排布能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数轨道表示式(或电子排布图)用方框(或圆圈)表示原子轨道,用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子,按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写五种表示方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况问题：①在氧原子中，有

个电子对，有

个单电子。②在氧原子中，有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。考点二

核外电子运动状态与排布原理特别说明：1.电子排布图中的相关概念量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。有几个原子轨道就有几个空间运动状态。基态原子核外有几个电子就有几种运动状态。(3)单电子：

。(4)自旋平行：

。一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子箭头同向的单电子称为自旋平行3258(1)简并轨道：

。(2)电子对：

。能量相同的原子轨道同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子(3)原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。离子的电子排布式(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。(2)原子失去电子时，总是从能量高的能层失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。

一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，

而副族元素可能还会进一步向里失去内层电子。如：Cl1s22s22p