資源簡介

(共23張PPT)
第一節　原子結構
第2課時　構造原理與電子排布式 電子云與原子軌道
第一章　原子結構與性質
利用STM觀察原子
[學習目標]
1.結合構造原理形成核外電子排布式書寫的思維模型，并根據思維模型
熟練書寫1～36號元素原子的電子排布式(重、難點)。
2.通過對原子軌道和電子云模型的學習，全面了解核外電子運動狀態的
描述方法。
視頻導學
思考交流：多電子原子的核外電子分能層排布，各能層能級又是如何填入的？
初步了解構造原理
一、構造原理與電子排布式
1.構造原理
(1)含義：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入
能級的順序稱為構造原理。
每一行代表一個能層
每個圓圈代表一個能級
連線的方向表示電子填入能級的順序
電子填充順序：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
(2)示意圖：
2.電子排布式
(1)表示方法：按照構造原理，電子填滿了一個能級再填入下一個能級
基態原子的電子排布式
如13Al：
1s2 2s22p6 3s23p1
能層
能級
能級上的電子數
21Sc：
1s2 2s22p6 3s23p6 3d14s2
特別提醒：能層低的能級要寫在左邊，而不是按照構造原理順序書寫。
21Sc最后兩個能級填充順序4s23d1，但是在書寫時為3d14s2。
一、構造原理與電子排布式
2.電子排布式
(2)能級交錯
電子按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d→4s的順序填充
19K：
26Fe：
1s2 2s22p6 3s23p6 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6 3d64s2
能量：4s＜3d
3.簡化電子排布式
內層電子排布用相應稀有氣體元素符號加“[ ]”來表示
19K：
26Fe：
[Ar] 4s1
[Ar] 3d64s2
N：[He]2s22p3 Na：[Ne]3s1 Ca：[Ar]4s2
一、構造原理與電子排布式
4.價層電子排布(外圍電子排布)
價電子層：化學反應中可能發生電子變動的能級
為突出化合價與電子排布的關系
溫馨提示：
主族元素的價層電子為最外層電子，
過渡元素含次外層部分能級。
26Fe：
3d64s2
N： 2s22p3 Na：3s1 K：4s1 Ca：4s2
一、構造原理與電子排布式
當p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態時，能量相對較低，原子結構較穩定。以Cr為例，電子排布不符合構造原理。
特別提醒
24Cr：
1s22s22p63s23p6
3d44s2
按構造原理
3d54s1
半充滿狀態時，較穩定
3d54s1
(或[Ar]3d54s1)
29Cu：
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
一、構造原理與電子排布式
思考交流
1. 寫出下列基態原子的核外電子排布式、簡化電子排布式和價層電子排布。
(1)9F：_____________________________；
(2)16S：_________________________________；
(3)19K：_______________________________；
(4)21Sc：______________________________________。
1s22s22p5　[He]2s22p5　2s22p5
1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4
1s22s22p63s23p64s1　[Ar]4s1　4s1
1s22s22p63s23p63d14s2　[Ar]3d14s2　3d14s2
一、構造原理與電子排布式
2.請寫出K＋、S2－、29Cu2＋的電子排布式。
K＋：1s22s22p63s23p6 S2－：1s22s22p63s23p6 Cu2＋：1s22s22p63s23p63d9
思考交流
3.某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法不正確的是
A.該元素原子中共有25個電子
B.該元素原子核外有4個能層
C.該元素原子最外層共有2個電子
D.該元素原子M能層共有8個電子
一、構造原理與電子排布式
√
3s23p63d5
13
二、電子云與原子軌道
1.概率密度
玻爾氫原子模型：電子在線性軌道上繞核運行。
量子力學指出，一定空間運動狀態的電子在核外空間各處出現的概率不同
概率密度(ρ)：ρ＝ (P：電子在某處出現的概率，V：該處的體積)
2.電子云
(1)定義：一定空間運動狀態的電子在核外空間的概率密度分布的形象化描述
(2)含義：用單位體積內小點的疏密程度表示電子在原子核外出現的概率大小，
小點越密，表示概率密度越大。
小黑點的意義是什么？電子嗎？
氫原子電子云圖
90%
二、電子云與原子軌道
2.電子云
(3)形狀：
s電子云
球形 —— 只有一種空間伸展方向
p電子云
啞鈴形 —— 有三種空間伸展方向，
分別相對于x、y、z軸對稱
相互垂直
二、電子云與原子軌道
3.原子軌道
(1)概念：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。
(2)形狀：
①s電子的原子軌道呈球形
能層序數越大，原子軌道的半徑越大
②p電子的原子軌道呈啞鈴形
二、電子云與原子軌道
3.原子軌道
(3)各能級所含有的原子軌道數目
能級符號 ns np nd nf
軌道數目 1 3 5 7
二、電子云與原子軌道
思考交流
1.正誤判斷
(1)電子的運動與行星相似，圍繞原子核在固定軌道上高速旋轉
(2)1s的電子云圖中一個小點表示一個自由運動的電子
(3)2p、3p、4p能級的軌道數依次增多
(4)2px、2py、2pz的能量相等
√
×
×
×
2.圖1和圖2分別是1s電子的概率分布圖和原子軌道圖。下列有關認識正確的是
A.圖1中的每個小點表示1個電子
B.圖2表示1s電子只能在球體內出現
C.圖2表明1s軌道呈圓形，有無數條對稱軸
D.圖1中的小點表示某一時刻，電子在核外所處的位置
√
二、電子云與原子軌道
小點表示空間各電子出現的概率
球形
在界面內出現該電子的概率大于90%，界面外出現該電子的概率不足10%
思考交流
3.下列有關原子軌道和電子云的說法正確的是
A.s軌道呈球形，隨能層序數的增加，s軌道數也增加
B.p軌道呈啞鈴形，p軌道電子繞核做“∞”形運動
C.電子云是籠罩在原子核外的云霧
D.電子云圖中小點的疏密程度表示電子在原子核外空間出現概率的大小
√
4.元素X的基態原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1。
(1)電子排布式中的n＝____；原子中能量最高的是_____電子，其電子云在空間有_____________________方向，原子軌道呈______形。
(2)元素X的名稱是_____。
2
2p
三種互相垂直的伸展
啞鈴
氮
二、電子云與原子軌道
任何能層的s能級都只有1個原子軌道，與能層序數的大小無關
電子在p軌道上繞核高速運動
電子云不是籠罩在原子核外的云霧，是表示電子出現的概率，小點的疏密表示電子在核外空間出現的概率大小。
原子軌道與能層序數的關系
(1)不同能層的同種能級的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。
能層序數n越大，原子軌道的半徑越大。如：
(2)s能級只有1個原子軌道。p能級有3個原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示，在同一能層中px、py、pz的能量相同。
(3)每個能層上原子軌道數與能層序數(n)的關系：原子軌道數＝n2。
歸納總結
二、電子云與原子軌道
自我測試
1.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
√
核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1
Cr的d能級處于半充滿的穩定狀態
自我測試
2.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正確的是
A.s能級和p能級的原子軌道形狀相同
B.每個p能級都有6個原子軌道
C.s能級的原子軌道半徑與能層序數有關
D.鈉原子的電子在11個原子軌道上高速運動
√
s軌道為球形，p軌道為啞鈴形
每個p能級有3個原子軌道
能層序數越小，s能級的原子軌道半徑越小
鈉原子的電子在6個原子軌道上高速運動
自我測試
3.(1)基態B原子的電子排布式為_______________________。
(2)基態N原子的價層電子排布為________。
(3)Se原子的原子序數為______，其M層的電子排布為___________。
(4)Li3N晶體中氮以N3－形式存在，基態N3－的電子排布式為___________
______________。
(5)基態鎵(Ga)原子的電子排布式：_____________________________________。
(6)北京奧運會主體育場“鳥巢”使用了高強度、高性能的釩氮合金高新鋼。
基態釩原子的價層電子排布為___________。
1s22s22p1(或[He]2s22p1)
2s22p3
34
3s23p63d10
1s22s22p6
(或[He]2s22p6)
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
3d34s2
自我測試
4.(1)根據構造原理寫出下列基態原子或離子的核外電子排布式。
①A元素原子核外M層電子數是L層電子數的一半：_________________；
②B元素原子的最外層電子數是次外層電子數的1.5倍：___________；
(2)某元素的最外層電子排布是4s24p5，則其元素符號為_____。
(3)基態Ti2＋中，電子占據的最高的能層符號為____，該能層有____個能級。
(4)寫出基態砷原子的簡化電子排布式：______________，砷位于元素周期表中第____周期第______族。
1s22s22p63s23p2
1s22s22p1
Br
M
3
[Ar]3d104s24p3
四
ⅤA
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