資源簡介

第一章
第一節 原子結構
0
第2課時
構造原理與電子排布式
要求熟練書寫1～36號元素名稱及元素符號
基態原子是處于最低能量狀態的原子。
電子如何填入核外的不同能級以保證原子處于基態呢？
思考
有可遵循的填入順序嗎？
1936 年，德國科學家馬德隆發表了以原子光譜事實為依據的完整的構造原理
——從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入能級的順序
——核外電子的填充規律
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。
絕大多數原子核外電子的填充順序符合構造原理中的能級順序。
能層
每一行對應一個________。
能級
每個小圈表示一個________。
連線方向：表示_____________________。
電子填入能級的順序
一、構造原理
1. 概念：
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
一、構造原理
2. 構造原理規律：
ns→(n-2)f→(n-1)d →np
規律
能量相近的能級劃為一組,稱為能級組
第一能級組
第二能級組
第三能級組
第四能級組
第五能級組
第六能級組
第七能級組
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
電子填入軌道次序圖
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
能級交錯是指能層數較大的某些軌道的能量反而低于能層數較小的某些軌道的能量的現象。
一、構造原理
3. 能級交錯：
構造原理告訴我們，隨核電荷數遞增,電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層,如電子是按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d→4s的順序填充的,這種現象被稱為能級交錯。
從第3電子層開始出現此現象。
如：E4s源于光譜學事實
能層序數大，但能級的能量不一定高。部分能級有交錯現象。
[思考]
為什么K原子的原子結構示意圖不是 ,而是 ?
K原子在排滿第二層后，先排布3s、3p能級，3d能級能量高于4s能級，故最后一個電子排入4s能級而不是3d能級,所以它的原子結構示意圖是
【例】請根據構造原理分析25Mn的核外電子在能級中的排布。
第一步 根據構造原理列出能級排布的順序
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能級排布順序
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
填充電子數
第二步 將核外電子依次填入其中
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能級排布順序
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
填充電子數
2
2
6
2
6
2
5
將能級上所容納的電子數標在該能級符號的右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子。
Na：1s2 2s22p6 3s1
能層序數
能級符號
該能級上排布的電子數
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
K
L
M
N
按構造原理充入電子，但按能層次序書寫
K
L
M
二、電子排布式
1.概念：
1s1
該能級的電子數
能層
能級
2.電子排布式的書寫——“三步法”書寫基態原子電子排布式
第一步：按照構造原理寫出電子填入能級的順序，
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s??
第二步：根據各能級容納的電子數填充電子。
第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。
?
課堂練習：寫出下列原子的電子排布式：
O：_______________　 Cl：_________________
S：_________________ Al：________________
P： _________________ Ar：_________________
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p4
1s22s22p4
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p1
二、電子排布式
1-36號元素基態原子的電子排布式
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}原子序數
元素名稱
元素符號
電子排布式
K L M N O
1
氫
H
1s1
2
氦
He
1s2
3
鋰
Li
1s2 2s1
4
鈹
Be
1s2 2s2
5
硼
B
1s2 2s22p1
6
碳
C
1s2 2s22p2
7
氮
N
1s2 2s22p3
8
氧
O
1s2 2s22p4
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}原子序數
元素名稱
元素符號
電子排布式
K L M N O
9
氟
F
1s2 2s22p5
10
氖
Ne
1s2 2s22p6
11
鈉
Na
1s2 2s22p6 3s1
12
鎂
Mg
1s2 2s22p6 3s2
13
鋁
Al
1s2 2s22p6 3s23p1
14
硅
Si
1s2 2s22p6 3s23p2
15
磷
P
1s2 2s22p6 3s23p3
16
硫
S
1s2 2s22p6 3s23p4
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}原子序數
元素名稱
元素符號
電子排布式
K L M N O
17
氯
Cl
18
氬
Ar
19
鉀
K

20
鈣
Ca

21
鈧
Sc
22
鈦
Ti
4s1
4s2
4s2
3d1
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
3d2 4s2
按構造原理充入電子,按能層次序書寫
充入電子時按構造原理，而書寫時按能層次序！
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能級交錯
書寫順序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……
電子填充順序(構造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……
3.電子排布式的書寫
二、電子排布式
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}原子序數
元素名稱
元素符號
電子排布式
K L M N O
23
釩
V
24
鉻
Cr
25
錳
Mn
26
鐵
Fe
27
鈷
Co
28
鎳
Ni
29
銅
Cu
30
鋅
Zn
1s2 2s22p6 3s23p6
3d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d4 4s2
×
3d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d8 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d9 4s2
×
3d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
不符合構造原理
構造原理是被理想化的
二、電子排布式
3.電子排布式的書寫
構造原理的補充說明
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。
如有些過渡金屬元素基態原子電子排布不符合構造原理，如Cr 和Cu的最后兩個能級的電子排布分別為3d54s1和3d104s1，可見構造原理是被理想化了的。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}原子序數
元素名稱
元素符號
電子排布式
K L M N O
31
鎵
Ga
32
鍺
Ge
33
砷
As
34
硒
Se
35
溴
Br
36
氬
Ar
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p3
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p4
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p5
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p6
1. 根據構造原理，試比較下列能級的能量高低(填“＞”或“＜”)。
①4s____3d；②6s____4f____5d。
2. 根據構造原理，寫出下列基態原子的核外電子排布式
①2He：____； ②8O：_________；
③10Ne：_________； ④14Si：______________；
⑤18Ar：______________； ⑥19K：_________________；
⑦21Sc：__________________； ⑧27Co：___________________。
＜
＜　 ＜
1s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d74s2
課堂練習：
（1）按構造原理寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡的基態原子的最外層電子排布； 除氦外它們的通式是什么？
He 1s2 Ne 2s22p6 Ar 3s23p6
Kr 4s 24p6 Xe 5s 25p6 Rn 6s 26p6
通式：ns2np6
【思考與討論】
課本P11
（2）電子排布式可以簡化，如鈉的電子排布式可簡化為[Ne]3s1。試問:上式方括號里的符號的意義是什么？請仿造鈉原子的簡化電子排布式，寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第29號元素銅的簡化電子排布式。
Na：1s22s22p63s1
[Ne]3s1
簡化為
表示鈉的內層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同
簡化電子排布式方括號里的符號表示內層電子已達到稀有氣體結構的部分，又叫原子實，通常不參與成鍵。
O：1s22s22p4
簡化為
[He]2s22p4
Si：1s22s22p63s23p2
Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
[Ne]3s23p2
[Ar]3d104s1
【思考與討論】
課本P11
(3)為突出化合價與電子排布式的關系，將在化學反應中可能發生電子變動的能級稱為價電子層（簡稱價層）。例如，Fe的簡化電子排布式為[Ar]3d64s2,價層電子排布為3d64s2。元素周期表只給出價層電子排布。請從書中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的價層電子排布。
Na：3s1
Al：3s2 3p1
Cl：3s2 3p5
Mn：3d5 4s2
Br：4s24p5
【思考與討論】
課本P11
課堂練習：請寫出S2-、 29Cu2+ 、Fe2+、Fe3+離子的電子排布式？
S2- ：1s22s22p63s23p6
Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9
特別提醒：1、原子失去電子時，總是先失去最外層電子。一般來說，主族元素只失去最外層電子，而副族(包括第Ⅷ族)元素可能會進一步失去內層電子。
2、原子得到電子形成陰離子時，得到的電子填充在最外層的能級上。
3、離子最外層電子可能超過8個
Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6
Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5
2.簡化電子排布式
將原子中已經達到稀有氣體元素原子結構的部分用稀有氣體元素加方括號代替。
如：Ti原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d24s2簡寫為[Ar]3d24s2
3.價層電子排布式
對于主族元素和零族元素來說，價電子就是最外層電子
如：Cl的價層電子排布式為3s23p5 化合價為-1、+3、+5、 +7….
對于副族(包括第VIII族)元素來說，價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子
小結：
1. 原子的電子排布式
如：26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
如：Mn的價層電子排布式為3d54s2。 化合價為+6、+7….
4. 離子的電子排布式的書寫：
(1)判斷該原子變成離子時會得到電子或失去電子數。
(2)原子失去電子時，總是先失去最外層電子。一般來說，主族元素只失去最外層電子，而副族元素可能會進一步失去內層電子。
(3)原子得到電子形成陰離子時，得到的電子填充在最外層的能級上。
(4)離子最外層電子可能超過8個
如：Cl－ 電子排布式為1s22s22p63s23p6
Zn2+電子排布式為1s22s22p63s23p63d10
小結：
課堂練習1：下列化學用語的應用錯誤的是( @45@ )。
A. ????????????+ 的電子式:

B. ????????????+ 的結構示意圖:
?
C.基態 ???????? 的電子排布式: ????????????????????????????????????????????????
D.基態 ???????? 的簡化電子排布式: [????????]????????????
?
A
課堂練習2：某原子的電子排布式為 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ,下列說法中不正確的是( @49@ )。
A.該元素原子核外共有25個電子
B.該元素原子核外有4個能層
C.該元素原子最外層有2個電子
D.該元素原子 ?? 能層共有8個電子
?
D
課堂練習3：判斷下列表達式正確的是（ ）
A、1s22p1屬于基態；
B、1s22s2 2p63s2 3p63d54s1屬于激發態；
C、1s22s2 2p63d1屬于激發態；
D、1s22s2 2p63p1屬于基態；
C
構造原理與電子排布式
電子排布式的書寫
電子填充: 依據構造原理
書寫電子排布式：按能層序號由低到高;
構造原理
E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
相同能層：
同類能級：
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
能級交錯
課堂小結

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