資源簡介

(共69張PPT)
智慧和幻想對于我們的知識是同樣必要的，它們在科學上也是同等的地位?！畋认?br/>所有的科學家都應該固執，都要覺得自己是對的，否則不會成功。
高錕（1933年生），華裔物理學家，生于中國上海，祖籍江蘇金山。高錕是光纖通訊專家，普世譽之為“光纖通訊之父”曾任香港中文大學校長。
核外電子在能層中的排布規律
核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層， 然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層
規律一
規律二
規律三
原子核外各電子層最多容納2n2個電子
原子最外層電子數目不能超過8個
(K層為最外層時不能超過2個電子)
知識回顧
思考﹒ 運用
為何每層電子數最多不超過2n2個
電子層(n) 一 二 三 四 n
符 號 K L M N ——
原子軌道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ——
原子軌道數 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 ——
每層 軌道總數
每層 最多電子數 問題解決
1
12
22
4
8
16
23
24
n2
2n2
思考﹒ 運用
為何最外層電子數不超過8個
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
思考﹒ 運用
為何原子的最外層電子數不超過8個？
考考你自己
請完成下表：
電子排布式 簡化電子排布式 價電子排布式
S
S2－ —— ——
Na
Na＋ —— ——
1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
3s23p4
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
3s1
1s22s22p6
解析：氟原子2p能級應排5個電子；磷原子的3s能級應排2個電子，3p能級應排3個電子；寫電子排布式時,應將同能層的能級移到一起。
考考你自己
下列基態原子的電子排布式,書寫正確的是
A. 9F：1s22s22p6
B. 15P：1s22s22p63s33p2
C. 21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1
D. 35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
洪特規則 能量最低原理
未成對電子
學習目標
1
2
3
洪特規則
電子填入簡并軌道時單獨分占，且自旋平行
電子填入原子軌道盡量先排能量最低的軌道
能量最低原理
簡并軌道中，只有一個電子
單電子或示未成對電子
等價軌道上的電子排布處于全滿、半瓶、全空狀態時比較穩定
洪特規則
問題解決
請畫出碳原子的最外層電子排布式和軌道表示式：
2s22p2
2s22px2
2s22px12py1
2p
2s
2p
2s
2p
2s
哪個正確呢？
洪特根據大量光譜實驗數據，在1925年總結出了規律。
問題解決
洪特規則
1
基態原子中，填入簡并軌道的電子，總是先單獨分占，且自旋平行
2s22px2
2s22px12py1
2p
2s
2p
2s
2p
2s
洪特規則
1
基態原子中，填入簡并軌道的電子，總是先單獨分占，且自旋平行
洪特規則不僅適用于基態原子，也適用于基態離子
洪特規則適用于電子填入簡并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道
溫馨提醒
2p
2p
2s
3s
01
02
03
1915—1916年在格廷根大學攻讀物理，1916—1919年在馬爾堡繼續學習，當時正值一次大戰期間，曾因服兵役而中斷過學習。戰后回到格廷根大學繼續深造( 1919—1922），1922年在著名物理學家玻恩（Max Born）指導下獲博士學位。
學習
1926—1927年去丹麥哥本哈根玻爾研究所從事博士后研究。1927—1928年任羅斯托克大學兼職教授， 1928—1929年任教授。1929—1946年任萊比錫大學教授，1946—1951年洪特先是到了東德任耶納大學理論物理學教授，1951—1956年西德任法蘭克福大學理論物理學教授，1956—1964年西德格廷根大學理論物理學教授，1964年退休任榮譽教授。
工作
格廷根科學院院士，并獲得瑞典烏普薩拉大學榮譽博士學位。洪特在量子力學興起前后，對原子和分子結構做了先驅的工作。
成就
你學會了嗎？
請你畫出氧原子的電子排布式和軌道表示式：
1s22s22p4
電子排布式
1s22s2 2px12py1
軌道排布式
簡并軌道
2p
1s
2s
自旋平行
氧原子中，有 種空間運動狀態，有 種運動狀態不同的電子。
5
8
你學會了嗎？
請同學們嘗試書寫7、8、9號元素的基態原子的電子排布式和軌道表示式。
1s22s22p3
N
1s22s22p5
F
1s22s22p4
O
2p
1s
2s
2p
1s
2s
2p
1s
2s
你學會了嗎？
寫出N和O原子電子排布式和軌道表示式：
1s22s22p3
電子排布式 軌道表示式
N
O
1s22s22p4
下列原子的軌道表示式中，符合洪特規則的是
考考你自己
A.
B.
C.
D.
看我七十二變
下列軌道表示式中哪個是氧的基態原子
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑↓
↑↓
↑↓
↓
↑
1s
2s
2p
1s
2s
2p
A．
B．
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
C．
↑↓
↑↓
↑↓
↓
↓
1s
2s
2p
D．
看誰做得既準又快
Al
請同學們嘗試書寫下列元素的基態原子的軌道表示式。
Si
P
S
2p
1s
2s
3p
3s
2p
1s
2s
3p
3s
2p
1s
2s
3p
3s
2p
1s
2s
3p
3s
學法指導
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p
能級排布
電子排布式書寫
35Br
能級排布
1s22s22p63s23p64s23d104p5
電子排布
1s22s22p63s23p63d104s24p5
[Ar]3d104s24p5
4s24p5
寫出以下原子的電子排布式：
Sc
Ti
V
Mn
Fe
Co
Ni
Zn
請你試一試
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
[Ar]3d104s24p5
看誰做得既準又快
試寫出Fe2+ 、Zn2+、Br－的電子排布式。
Fe2+：1s22s22p63s23p63d6
Fe2+：[Ar]3d6
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
Zn2+：1s22s22p63s23p63d10
Zn2+：[Ar]3d10
Zn：1s22s22p63s23p63d104s2
Br－：1s22s22p63s23p63d104s24p6
Br－ ：[Ar] 3d104s24p6
Br：1s22s22p63s23p63d64s24p5
Fe3+
1s22s22p63s23p63d5
　　電子的填入順序與失去順序并非完全相反。
寫出Fe2＋與Fe3＋的電子排布式及原子結構示意圖。
牛刀小試
Fe2+：1s22s22p63s23p63d6
Fe3+
1s22s22p63s23p63d5
作為一個理論模型，構造原理具有一定的局限性。對于個別特殊的過渡元素核外電子的排布并不適用。
問題探究
請寫出24Cr和29Cu的價層電子排布式。
問題探究
24Cr原子電子排布式
1s22s22p6 3s23p6 3d44s2
29Cu原子電子排布式
1s22s22p6 3s23p6 3d94s2
問題探究
24Cr原子電子排布式
1s22s22p6 3s23p6 3d44s2
1s22s22p6 3s23p6 3d54s1
能級排布順序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充電子數 2 2 6 2 6 1 5
問題探究
29Cu原子電子排布式
1s22s22p6 3s23p6 3d94s2
1s22s22p6 3s23p6 3d104s1
能級排布順序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
填充電子數 2 2 6 2 6 1 10
1s22s22p63s23p63d54s1
鉻
3d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1
銅
3d104s1
這樣的電子排布源于光譜學事實，是從實驗事實得到的，不符合構造原理。這也說明構造原理是被理想化的。
理想化是許多科學原理的共同點，理想化常常是建立模型所必需的。
感受﹒ 理解
問題探究
只有一組全滿的簡并軌道
體系能量較低，原子較穩定
體系能量高，原子不穩定
4s
3d
Cr
有兩組半滿
的簡并軌道
Cr
4s
3d
Cu
4s
3d
4s
3d
只有一組全滿的簡并軌道
有一組全滿、一組半滿的簡并軌道
能量相近的簡并軌道中，電子排布為全充滿、半充滿或全空的狀態是能量較低的穩定狀態，此為洪特規則的特例。
洪特規則
1
① 全充滿：p6、d10、f14
p軌道上有6個電子、d軌道上有10個電子、f軌道上有14個電子
② 半充滿：p3、d5、f7
p軌道上有3個電子、d軌道上有5個電子、f軌道上有7個電子
③ 全空：p0、d0、f0
p軌道上有0個電子、d軌道上有0個電子、f軌道上有0個電子
洪特規則的特例
等價軌道上的電子排布處于以下狀態時比較穩定
基態原子中，填入簡并軌道的電子，總是先單獨分占，且自旋平行
洪特規則特例適用于：
一些有能級交錯現象的過渡元素的(n－1)dns軌道，
溫馨提醒
不適用于多數非過渡元素的nsnp軌道。
例外：
C、Si、Ge、Sn、Pb是: ns2np2，而不是ns1np3；
F、Cl、Br、I、At是: ns2np5，而不是ns1np6。
表示一個原子在M能層上有10個電子，可以寫成
A．3p6
B．3d10
C．3s23p63d24s2
D．3s23p64s2
考考你自己
問題探究
１．為什么基態K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2
不滿足構造原理
2．為什么基態氮原子的軌道表示是 ，而不是 　　　　　　　　　
不滿足洪特規則
1s 2s 2p
1s 2s 2p
３．為什么基態氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1
不滿足能量最低原理
能量越低越穩定，這是自然界的一個普遍規律。
　我們都知道，能量越低越穩定，這是自然界的一個普遍規律。那么核外電子排布還遵循什么規律呢？
能量最低原理
能量最低原理
5
在構建基態原子時，電子將盡可能占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低
內容
因素
整個原子的能量由核電荷數、電子數和電子狀態三個因素共同決定
補充
當相鄰能級能量差別不大時，有1～2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子排斥能，進而使原子整體能量最低。例如：所有副族元素的基態原子。
總之，基態原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規則和能量最低原理。
單電子或未成對電子
2p
1s
2s
問題解決
O原子電子排布的軌道表示式
電子對
同一個原子軌道中，
自旋方向相反的一對電子
孤電子對
一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子
單對電子
未成對電子
氧原子中，有 對電子對，有 個單電子。
3
2
考考你自己
原子 電子對對數 單電子數 孤電子對數
C
N
Na
P
Mn
1s 2s 2p
1s 2s 2p
1s 2s 2p 3s
考考你自己
原子 電子對對數 單電子數 孤電子對數
C
N
Na
P
Cl
1s 2s 2p 3s 3p
1s 2s 2p 3s 3p
25Mn有 種空間運動狀態，有 個單電子。
考考你自己
15
5
第四周期未成對電子數規律
未成對電子數及占據的原子軌道 元素符號及價電子排布
1
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
歸納與整理
4s
K：4s1
Cu：3d104s1
3d
Sc：3d14s2
4p
Ga：4s24p1
Br：4s24p5
第四周期未成對電子數規律
未成對電子數及占據的原子軌道 元素符號及價電子排布
1
2 3d
4p
3 3d
4p
4 3d
5 3d
6 3d和4s
歸納與整理
4s
K：4s1
Cu：3d104s1
3d
Sc：3d14s2
4p
Ga：4s24p1
Br：4s24p5
第四周期未成對電子數規律
未成對電子數及占據的原子軌道 元素符號及價電子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
歸納與整理
這節課我學到了什么？
（用一句話表示）
還有什么疑問？
課堂小結
電子排布三原理
電子填充的先后順序（構造原理）
某原子核外電子排布為ns2np7，它違背了
A．泡利原理
　　B．能量最低原理
C．洪特規則
　　D．洪特規則特例
考考你自己
課堂小結
原子核外電子排布的多種表達方式
原子核外電子排布的表示方法
結構 示意圖 意義 將每個能層上的電子總數表示在原子核外的式子
實例
電子 排布式 意義 用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數
實例 K：1s22s22p63s23p64s1
簡化 電子 排布式 意義 為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體結構的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示
實例 K：[Ar]4s1
Al
S2－
價電子 排布式 意義 主族元素的價層電子指最外層電子，價層電子排布式即外圍電子排布式，副族元素還包括次外層的d電子及次次外層的f電子
實例 Al：3s23p1 Cu：3d104s1
軌道 表示式 意義 每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子
實例
原子核外電子排布的表示方法
Al
1．Cl的原子結構示意圖
2．Cl－的電子式
3．Cl的電子排布式
4．Cl的價電子排布式
5．Cl的價電子軌道表示式
看誰做得既準又快
下列各基態原子的電子排布式正確的是
A. Be：1s22s12p1
B. C：1s22s22p2
C. He：1s12s1
D. Cl：1s22s22p63s23p5
解析：A項中Be的電子排布式應為1s22s2；C項中He的電子排布式應為1s2。
看誰做得既準又快
下列電子排布的表示正確的是
A. 基態C原子的軌道表示式：
B. 基態N原子的軌道表示式：
C. 基態Cr原子的電子排布式：[Ar]3d54s1
D. 基態Ca原子的電子排布式：[Ar]3d2
問題解決
歸納與整理
1～36號元素中原子核外電子排布的特殊性
壹
最外層只有一個未成對電子的元素
①第ⅠA族(ns1: H、Li、Na、K)
②第ⅢA族(ns2np1: B、Al、Ga)
③第ⅦA族(ns2np5: F、Cl、Br)
④Cr(3d54s1)和Cu(3d104s1)
貳
最外層有2個未成對電子的元素
①第ⅣA族(ns2np2: C、Si、Ge)
②第ⅥA族(ns2np4: O、S、Se)
Cr：3d54s1
Mn：3d54s2
歸納與整理
1～36號元素中原子核外電子排布的特殊性
叁
第ⅤA族(ns2np3: N、P、As)
3d能級半充滿的元素
最外層有3個未成對電子的元素
肆
D　[①Be：1s22s12p1是激發態，2s能量低于2p，故錯誤；②O：1s22s22p4符合能量最低原理，故正確；③He：1s12s1是激發態，1s能量低于2s，故錯誤；④Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故正確。]下列電子排布式是基態原子的電子排布式的是①Be：1s22s12p1?、贠：1s22s22p4　③He：1s12s1　④Cl：1s22s22p63s23p5A．①②B．②③C．①③D．②④考考你自己 解析：Ca原子核外有20個電子,根據構造原理,其電子排布式為1s22s22p63s23p64s2。A項，正確；B項，Mg2+核外有10個電子，根據構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，正確；C項，F-核外有10個電子，根據構造原理，其電子排布式為1s22s22p6，錯誤；D項，Br原子核外有35個電子，根據構造原理，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，正確。
下列基態原子或離子的電子排布式錯誤的是
A. Ca　1s22s22p63s23p64s2
B. Mg2＋　1s22s22p6
C. F－　1s22s22p5
D. Br　1s22s22p63s23p63d104s24p5
小試身手
A．16S2－：1s22s22p63s23p4B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1C．18Ar：1s22s22p63s23p6D．9F：2s22p5下列原子或離子的核外電子排布式，正確的是成功體驗某元素原子序數為34，則:
1. 此元素原子的電子總數是___，有___個電子層，___能級。
2. 它的價電子排布式為_______。
看誰做得既準又快
解析：原子序數為34的元素,原子的電子總數是34，根據原子的核外電子數，其基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4，有4個電子層，8個能級；它的價電子排布式為4s24p4。
34
4
8
4s24p4
電子排布需要遵循三個基本規則
泡利原理
洪特規則
能量最低原理

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