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(共42張PPT)
第22講
原子結構與性質
診斷性評價
(2021·遼寧，2)下列化學用語使用正確的是
A.基態C原子價層電子排布圖：
B.Cl－結構示意圖：
C.KCl形成過程：
√
1803
1904
1911
1913
1926-1935
實心球模型
棗糕模型
葡萄干布丁模型
玻爾模型
電子云模型
行星模型
知識的暫定性
科學精神
一、原子的微觀結構
核內結構？
原子核（質子+中子）
核外結構？
核外電子（在對應能層與能級上）
各電子層 由內到外 電子層數 1 2 3 4 5 6 7
字母代號
最多電子數
離核遠近 由______到______
能量高低 由______到______
核外電子按能量不同分成能層
最外層是哪一個能層
次外層是哪一個能層
次外層上的所有電子的
能量是否全部相同呢？
同一能層，按能量不同分成能級
能層 K L M N O P Q
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… ……
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… ……
2 8 18 32 …… …… ……
任一能層的能級總是從s能級開始
s、p、d、f等能級所容納的最大電子數是一樣的
是奇數1，3，5，7···的2倍。
量子力學指出：一定空間運動狀態的電子并不在玻爾假設的線性軌道上運動，而是在核外空間各處都可以出現，只是出現的概率不同。
氫原子1s電子的概率密度分布圖
小點代表什么？
概率密度 =
（P表示電子在某處出現的概率，V表示該處的體積）
小點越密，
表明概率密度越大。
將電子在原子核外空間出現概率P=90%的空間圈出來
1s電子的電子云輪廓圖繪制過程
同一原子的s電子的電子云輪廓圖
2s的電子云為什么比1s的電子云更加彌散？
從空間角度看，2s電子云比1s電子云大，其空間包含了1s電子云
球形
啞鈴形（三個相互垂直的電子云）
s 電子有1種空間運動狀態，p 電子有3種空間運動狀態。
量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。
空間運動狀態=軌道數目
二、核外電子排布規律[填充順序+排布原則]
隨著原子的核電荷數的遞增，原子核每增加一個質子，原子核外便增加一個電子，這個電子大多是按如圖所示的能級順序填充的，填滿一個能級再填下一個能級，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。
源于光譜學事實，思維模型，假想過程
先排4s，再排3d
電子除空間運動狀態外，還有一種狀態叫自旋。電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反。
泡利原理（泡利不相容/保里不相容）：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們自旋相反。
空間運動狀態數=軌道數目
運動狀態不同的電子數=電子數目
對于鈉原子，有多少種運動狀態不同的電子？
一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的2個電子
(1)基態F原子核外電子的運動狀態有______種。
(2)基態鈦原子的價層電子排布式為________，其原子核外電子的空間運動狀態有________種，共有________種運動狀態不同的電子。
(3)基態Si原子價層電子的運動狀態有______種，若其電子排布式表示為 違背了__________。
(4)基態Cu原子核外電子的空間運動狀態有_____種。
9
3d24s2
12
22
4
洪特規則
15
洪特
洪特規則：基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占不同軌道，且自旋方向相同
不僅適用于基態原子，也適用于基態離子
必須注意，洪特規則是針對電子填入簡并軌道而言的，并不適用于電子填入能量不同的軌道
Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
4s
3d
Cr
↑
↑
↑
↑
↑
↑
4s
3d
Cu
↑
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
簡并軌道全充滿、半充滿是能量較低的穩定狀態。
Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
能量最低原理：在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使原子的整體能量最低。
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
核外電子排布表示方法有哪些？分別有哪些注意事項？
電子排布式
電子排布圖（軌道表示式）
簡化電子排布式
價層電子排布式（軌道表示式）
當出現d軌道時，雖然電子按ns、(n－1)d、np的順序填充，但在書寫電子排布式時，仍把(n－1)d放在ns前;而失電子時，卻先失4s軌道上的電子
三、原子結構中與能量的相關問題
處于最低能量狀態的原子叫做基態原子；
基態原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變為激發態原子。
多電子原子中，同一能層中各能級的能量順序是
E(ns)下列Li原子軌道表示式表示的狀態中，能量最低和最高的分別為_____、____(填字母)。
A
B
C
D
D
C
氟原子激發態的電子排布式有_____，其中能量較高的是_____。
A.1s22s22p43s1
B.1s22s22p43d2
C.1s22s12p5
D.1s22s22p33p2
AD
D
下列狀態的鎂中，電離最外層一個電子所需能量最大的是
A
B
C
D
A
光譜就是通過棱鏡或光柵的分光作用，將一束復色光分解成各種波長的單色光，按照波長或頻率大小順序排列起來形成的圖案。
連續光譜
線
光譜
原子吸收光譜
光源發射的某一特征波長的光通過原子蒸氣時，即入射輻射的頻率等于原子中的電子由基態躍遷到較高能態（一般情況下都是第一激發態）所需要的能量頻率時，原子中的外層電子將選擇性地吸收其同種元素所發射的特征譜線，使入射光減弱。
原子發射光譜
在正常狀態下，原子處于基態，原子在受到熱（火焰）或電（電火花）激發時，由基態躍遷到激發態，返回到基態時，發射出特征光譜。
四、原子結構中與計算的相關問題
質子數=核外電子數=核電荷數=原子序數
質子數+中子數=質量數
陽離子核外電子數=質子數-電荷數
陰離子核外電子數=質子數+電荷數
質量數
質子數
元素、核素、同位素之間的關系？
質子數
質子
中子
質子
中子
同位素的物理性質？化學性質？
元素的相對原子質量是如何計算出來的？
常見的核素有？
“10e－”“18e－”微粒
五、原子結構與元素周期表
1s1
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
7s1
2s2
3s2
4s2
5s2
6s2
7s2
2s22p1
3s23p1
4s24p1
5s25p1
6s26p1
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
2s22p3
3s23p3
4s24p3
5s25p3
6s26p3
2s22p4
3s23p4
4s24p4
5s25p4
6s26p4
2s22p5
3s23p5
4s24p5
5s25p5
6s26p5
2s22p6
3s23p6
4s24p6
5s25p6
6s26p6
1s2
3d14s2
4d15s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d64s2
3d74s2
3d84s2
3d104s1
3d104s2
4d55s1
5d26s2
鑭系
5d66s2
4d75s1
5d76s2
4d85s1
5d96s1
4d10
5d106s1
4d105s1
4d105s2
5d106s2
6d27s2
錒系
5d46s2
4d55s2
4d45s1
4d25s2
5d36s2
5d56s2
6d37s2
鑭系
錒系
5d16s2
6d17s2
4f15d16s2
4f46s2
4f36s2
4f56s2
4f76s2
4f66s2
4f75d16s2
4f106s2
4f96s2
4f146s2
4f136s2
4f126s2
4f116s2
4f145d16s2
6d27s2
4f25d16s2
4f35d16s2
6d77s2
6d67s2
4f75d16s2
6d97s2
6d117s2
6d127s2
6d137s2
6d147s2
6d107s2
4f45d16s2
4f145d16s2
IA
VA
IVA
IIIA
IIB
IB
IVB
IIIB
VB
VIB
VIIB
VIIA
VIA
0
VIII
IIA
周期 最外層電子排布 各周期 增加的能級 元素種類
ⅠA族 0族 最外層最多 容納電子數
一 1s1 1s2 2 1s 2
二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8
三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8
四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18
五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18
六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32
七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32
以 ns 開始，以 np 結束；
每個周期所包含的元素種類數等于所對應的能級組中所有
原子軌道最多能容納的電子數
主族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
價層電子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
主族元素的族序數＝原子的最外層電子數
同主族元素原子的價層電子排布相同，價層電子全部排布在ns或nsnp能級上
主族元素的族序數＝原子的最外層電子數=最高正價
(O、F除外)
s區：ns1～2； p區：ns2np1～6(He除外)；
d區：(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)； ds區：(n－1)d10ns1～2。
六、原子結構與元素周期律——半徑
同周期元素原子半徑，自左向右，依次減小
同主族元素原子半徑，自上而下，依次增大
電子層數越多
半徑越大
1
核外電子排布相同
序大徑小
2
同種元素的不同微粒，核外電子數越多，半徑越大
3
離子半徑如何比較？
六、原子結構與元素周期律——化合價
最高正化合價呈現+1→+7
(O無最高正價、F無正價)
最低負化合價呈現-4→-1的周期性變化
六、原子結構與元素周期律——性質(必修)
單質的氧化性逐漸增強
元素的非金屬性逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性越來越強
與氫氣化合的難易程度越來越容易
最簡單氣態氫化物的穩定性越來越穩定
單質的還原性逐漸增強
元素的金屬性逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的堿性越來越強
與水或酸反應的劇烈程度越來越劇烈
六、原子結構與元素周期律——性質：第一電離能(選必)
氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量。符號為I1。
I1同主族元素，從上至下，隨著原子序數的增加，I1呈現減小的趨勢。
同周期主族元素，從左至右，隨著原子序數的遞增，I1呈現增大的趨勢。
第一電離能與元素的化合價是否有聯系？
六、原子結構與元素周期律——性質：電負性(選必)
①鍵合電子：原子中用于形成化學鍵的電子。
②電負性：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。
指定氟的電負性為4.0，鋰的電負性為1.0，計算其他元素的相對電負性（稀有氣體未計）
同主族元素，自上而下，元素的電負性逐漸變小。
同周期元素，自左向右，元素的電負性逐漸增大。
電負性的應用：
電負性 ＞ 1.8 非金屬元素
電負性 ＜ 1.8 金屬元素
電負性 ≈ 1.8 類金屬元素
1.判斷元素的金屬性與非金屬性
2.判斷化學鍵成鍵類型
當形成化學鍵的兩個原子元素的電負性差值大于1.7時，形成的鍵一般為離子鍵，當小于1.7時，形成的鍵一般是共價鍵。
3.判斷元素化合價的正負（HClO）
電負性大的元素呈現負價，
電負性小的元素易呈現正價。
六、原子結構與其他性質
在元素周期表中位于金屬和非金屬交界處的元素兼有金屬和非金屬的性質，位于此處的元素(如硼、硅、鍺、砷、銻等)常被稱為半金屬或類金屬(一般可用作半導體材料)。
某些主族元素與右下方的主族元素的某些性質是相似的，
這種相似性稱之為對角線規則。
Li與Mg
①燃燒都只生成氧化物;
②都能直接與N2反應生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。
③對應氫氧化物加熱時都可分解生成氧化物和H2O。
④對應碳酸鹽均不穩定，受熱均能分解生成相應氧化物和CO2。
⑤含鋰和鎂的某些鹽，如碳酸鹽、磷酸鹽等均難溶于水。
Be與Al
2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑
Be+2HCl = BeCl2+H2↑
2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑
Be+2NaOH = Na2BeO2+H2↑
Al2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O
BeO+2HCl = BeCl2+H2O
Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H2O
Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+ 2H2O
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O
Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O
Be(OH)2+2HCl = BeCl2+2H2O
BeO+2NaOH = Na2BeO2+H2O
B與Si
AlCl3是共價化合物，則BeCl2也是共價化合物
Si的熔點高、硬度大，則B也具有高熔點和大的硬度
Si3N4與BN均由相應原子直接構成
最高價氧化物對應水化物的酸均為弱酸
單質的氧化性逐漸增強
元素的非金屬性逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性越來越強
與氫氣化合的難易程度越來越容易
最簡單氣態氫化物的穩定性越來越穩定
單質的還原性逐漸增強
元素的金屬性逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的堿性越來越強
與水或酸反應的劇烈程度越來越劇烈
元素的電負性逐漸增強
元素的I1逐漸增大（注意反常）
元素的電負性逐漸減小
元素的I1逐漸減小（注意反常）
半導體材料
對角線規則
原子半徑依次減小
最高正價逐漸增大（除特例）
原子半徑依次增大
最低負價逐漸減小（除特例）
終結性評價
√
2.(2020·山東等級模擬考，4)某元素基態原子4s軌道上有1個電子，則該基態原子價層電子排布不可能是
A.3p64s1 B.4s1 C.3d54s1 D.3d104s1
√
√
4.按要求解答下列問題。
(1)[2020·全國卷Ⅱ，35(1)]基態Ti原子的核外電子排布式為______________________
______________。
(2)[2019·全國卷Ⅰ，35(1)]下列狀態的鎂中，電離最外層一個電子所需能量最大的是_____(填字母)。
A.[Ne] B.[Ne]
C.[Ne] D.[Ne]
(3)[2020·全國卷Ⅰ，35(1)]基態Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數之比為________。
1s22s22p63s23p63d24s2
(或[Ar]3d24s2)
A
4∶5
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