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第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 課時1
1.理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則。能用以上原理或規(guī)則解釋1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布；
2.根據(jù)基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律,會書寫1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布式。
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
電子在原子核外分層排布，為什么第一層最多只能容納 2個電子，第二層最多只能容納 8個電子而不能容納更多的電子？原子核外電子的排布與原子軌道有什么關(guān)系？
一、基態(tài)原子的核外電子排布
1.基態(tài)原子的核外電子排布原則
(1)能量最低原理
原子核外的電子應(yīng)優(yōu)先排布在能量最低的能級里，然后有里到外，依次排布在能量逐漸升高的能級里。使整個原子處于能量最低狀態(tài)。
電子排布式
根據(jù)能量最低原理按軌道能級進行排序，進而在ns、np、nd等符號的右上角用數(shù)字表示出電子的數(shù)目。
H：1s1
He：1s2
↓↑
↓↓
↑↑

(2)泡利不相容原理
一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，且這兩個電子的自旋相反。
軌道表示式
用方框(或小圓圈、短線)表示一個原子軌道，用箭頭“↓”或“↑”來區(qū)別自旋狀態(tài)不同的電子。
He
3p
3s
2p
2s
1s
↑↓
能量
(3)洪特規(guī)則
對于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。
交流 · 研討
交流 · 研討
碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2。三個p軌道的能量完全一樣，那么，p軌道上的兩個電子應(yīng)當(dāng)采取哪種方式排布呢？
↑
↓
↑
↑↓
↑
2p 2p 2p
1~10號元素基態(tài)原子的電子排布式和軌道表示式
元素符號 原子序數(shù) 電子排布式 軌道表示式
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1s1
1s2
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
↓↑
1s 2s
1s 2s
1s 2s 2p
1s
1s
1s 2s 2p
1s 2s 2p
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
1s 2s 2p
1s 2s 2p
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
[思考]基態(tài)原子核外電子在原子軌道上是先排3d軌道還是先排4s軌道
能量最低原理
實驗和理論都證實，為了使整個原子體系的能量最低，基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序按照箭頭的方向依次排布在各原子軌道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p……
思考與交流
試依據(jù)基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序分析：為什么原子核外最外層電子不超過8個？次外層不超過18個電子？
由于E(nd)＞E[(n+1)s],當(dāng)ns和np軌道電子排滿時，多余的電子不是填入nd軌道，而是首先填入(n+1)s軌道，因此最外層電子數(shù)不可能超過2+6=8。同理次外層由(n-1)s(n-1)p(n-1)d組成，所容納的電子數(shù)不大于2+6+10=18。
2.19~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布
活動 · 探究
活動 · 探究
按照前面介紹的原則和方法，請你嘗試寫出19~36號元素K~Kr的原子的核外電子排布式。
基態(tài)原子電子排布式的書寫方法
第一步:按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級的順序:1s→2s→2p→3s→3p→……
第二步:根據(jù)各能級容納的電子數(shù)填充電子。
第三步:去掉空能級,并按照電子層順序排列即可得到電子排布式。
Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1
洪特規(guī)則的特例
能量相同的原子軌道處于全充滿(如p6、d10、f14)、半充滿(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)狀態(tài)時,體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。
[試一試]寫出47號元素Ag的原子的核外電子排布式
Ag: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1
簡化電子排布式 意義 為避免電子排布式書寫過于煩瑣，把內(nèi)部穩(wěn)定的相當(dāng)于稀有氣體結(jié)構(gòu)的那一部分用稀有元素符號外加方括號表示
實例 K：[Ar]4s1
價電子 排布式 意義 主族元素的價層電子指最外層電子，價電子排布式即外圍電子排布式。
實例 Al：3s23p1
不一定。價電子是指決定元素化學(xué)性質(zhì)的電子,最外層電子一定屬于價電子,但有的內(nèi)層電子也是價電子,如鐵原子3d軌道上的6個電子也屬于價電子。
思考與交流
價電子就是最外層電子嗎
【練一練】
1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3d。(　　)
(2)某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2。(　　)
(3)構(gòu)造原理中的電子排布能級順序,實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序。(　　)
(4)基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s12p3。(　　)
2.下列軌道表示式能表示氮原子的最低能量狀態(tài)的是(　　)
A
3.構(gòu)造原理揭示的電子排布能級順序,實質(zhì)是各能級能量的高低順序。若以E表示某能級的能量,下列能級能量大小順序中正確的是(　　)
A.E(4f)>E(4s)>E(3d) B.E(3s)>E(2s)>E(1s)
C.E(3s)>E(3p)>E(3d) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)
B
4.下列說法錯誤的是(　　)
A.電子排布式1s22s22p63s23p64s3違反了泡利不相容原理
B.基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d5違反了能量最低原理
C.根據(jù)構(gòu)造原理,原子核外電子填充順序為1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p……
D.鈉原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1時,原子吸收能量,由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)
C
5.下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是(　　)
A.Mg2+　1s22s22p6
B.Br　1s22s22p63s23p63d104s24p5
C.O2-　1s22s22p6
D.Cr　1s22s22p63s23p63d44s2
1s22s22p63s23p63d54s1
D
6.回答下列問題:
(1)基態(tài)Co原子核外電子排布式為　　　　　　　　　　;
(2)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為　 　　　　　　　　　;
(3)Zn2+的價電子軌道表示式為　　　　　　　　　;
(4)Co3+核外未成對電子數(shù)為　　　　。
4
1s22s22p63s23p63d74s2
1s22s22p63s23p63d104s24p2
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
↓↑
3d
能量最低原理
泡利不相容原理
洪特規(guī)則
基態(tài)原子的
核外電子排布
特例
電子排布式
軌道表示式
價電子排布式

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