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第一節　原子結構
第1課時 原子結構（基本概念）
第一章　 原子結構與性質
能層與能級
能層序號 一 二 三 四 五 六 七
符號 K L M N O P Q
最多電子數 2 8 18 32 50 72 98
能層：就是電子層，原子核外的電子在能層上排布
基本概念
能層分布：由內到外，每一能層能量高低不同（越靠外、能量越高）
電子排布：電子優先排布在低能量的能層（由內到外、逐層排布）
最多電子數 = 2n2
低能量
高能量
能層與能級
能級：同一能層內的電子能量也有不同，可進一步劃分為不同的能級
基本概念
能級符號：按照s、p、d、f、g……排序
能層與能級的關系
能層=樓層
能級=臺階
能級能量：s、p、d、f、g的順序依次遞增
能級的表示方法：【例：2s】（第2能層的s能級）
能層與能級
特別提醒
能層(n) 一 二 三 四 五
符號 K L M N O
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多 電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 ……
2 8 18 32 ……
每個能層里，能劃分的能級數不同，（能層數=所能劃分的能級數）
s、p、d、f 各能級可容納的最多電子數分別為1、3、5、7 的2倍
不同能級上電子的能量不同，能容納的電子數目也不同
能層所容納的最大電子數 = 各能級最多電子數之和
基態、激發態、原子光譜
基態原子
處于能量最低狀態的原子（最穩定狀態）
激發態原子
處于能量較高狀態的原子
吸收能量
電子躍遷至高能級
釋放能量
電子躍遷至低能級
K
L
M
K
L
M
發射光譜
吸收光譜
基態、激發態、原子光譜
焰火
霓虹燈光
激光
熒光
LED燈光
生活中與電子躍遷有關的現象
光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一
基態、激發態、原子光譜
光譜分析儀
不同原子的電子發生躍遷時可以吸收不同的光，也可以發射不同的光，
用光譜儀可以攝取各種原子的吸收光譜和發射光譜。
鋰、氦、汞的發射光譜
鋰、氦、汞的吸收光譜
原子光譜
統稱：原子光譜
不同元素有自己的特征譜線，
因此，原子光譜常用于元素鑒定（專業上稱為：光譜分析）
課堂練習
【例1】、若以E表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是
A．E(3s)>E(2s)>E(1s)
B．E(3s)>E(3p)>E(3d)
C．E(4f)>E(4s)>E(4d)
D．E(5s)>E(4s)>E(5f)
A
【例2】、以下能級符號正確的是
① 6s　② 2d　③ 3f　④ 7p
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
D
課堂練習
【例3】、下列關于能層和能級的說法正確的是
A．原子核外每能層最多可容納的電子數為n2
B．能層序數較大的能級，能量不一定較高
C．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小
D．同一原子中，2p、3p、4p能容納的電子數逐漸增多
課堂練習
B
第一節　原子結構
第2課時 構造原理與電子排布式
第一章　 原子結構與性質
構造原理
①、構造原理（核外電子填充規律）
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
連線方向即為電子填入順序
注意：存在能級交錯現象
3d>4s ；4d>5p
能層序數大，但能級的能量不一定高
構造原理
①、構造原理（核外電子填充規律）
1s - 2s - 2p - 3s - 3p - 4s - 3d - 4p - 5s - 4d - 5p - 6s
電子填充規律：電子填滿較低能級后再填入下一能級，直至核外電子全部填充
能級順序：
特別注意：由于能級交錯現象，電子并不總是填滿一個能層后
再開始填入下一個能層的。（例如K的核外電子排布）
局限性：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。
電子排布式
②、電子排布式
用能級、各能級上的電子數來表示，并按照能層從左到右的順序排列的式子
6
C
碳
14.01
1s2 2s2 2p2
適用范圍：基態原子、簡單離子
電子排布式
【例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。
【例2】：根據構造原理，寫出下列基態原子的核外電子排布式
① 8O：_______________；
②14Si：______________________；
③19K：_________________________；
④21Sc：____________________________；
⑤26Fe：_________________________。
＜
＜　 ＜
1s22s22p4
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2
注意
Cr、Cu特殊
Cr:
1s22s22p63s23p63d54s1
Cu:
1s22s22p63s23p63d104s1
電子排布式
【例3】：根據構造原理，寫出下列離子的核外電子排布式
①O2-：_______________；
②Cl-：______________________；
③K+：_________________________；
④Fe3+：____________________________；
⑤Fe2+：_________________________。
1s22s22p6
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d5
1s22s22p63s23p63d6
電子排布式
③、簡化電子排布式
寫法：稀有氣體（前一層）+ 外層電子
電子排布式：1s22s22p6 3s1
Na：
簡化電子排布式：[Ne] 3s1
Ne
原子實
價層電子
（決定元素化學性質）
電子排布式
【例4】：根據構造原理試寫出下列基態原子的電子排布式和簡化電子排布式
①24Cr：
___________________________________，__________________。
②29Cu：
____________________________________，___________________。
③33As：
______________________________________，_____________________。
④35Br：
______________________________________，______________________。
1s22s22p63s23p63d54s1　 [Ar]3d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1　 [Ar]3d104s1
1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3
1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5
電子排布式
④、價層電子排布式
寫法：只寫價層電子
Na：
價層電子排布式：3s1
【例5】：寫出下列基態原子的價層電子排布式
Al：___________
Ge：___________
Se： ___________
3s23p1
4s24p2
4s24p4
規律總結
①、主族、零族元素：價層電子 = 最外層電子。
②、副族和第VIII族元素：價層電子 = 最外層電子 + (可能包括次外層）
Cr： ___________
3d54s1
電子排布式
總結：電子排布式的各種寫法
電子排布式：1s22s22p6 3s1
Na：
簡化電子排布式：[Ne] 3s1
價層電子排布式：3s1
按構造原理排布所有電子；
特殊：Cr、Cu
[稀有氣體]價層電子
注意：價層電子不一定是最外層電子
課堂練習
【練習1】下 列電子排布式中，原子處于激發狀態的是
A．1s22s22p5
B．1s22s22p43s2
C．1s22s22p63s23p63d54s2
D．1s22s22p63s23p63d34s2
B
第一節　原子結構
第3課時 電子云與原子軌道
第一章　 原子結構與性質
電子云與原子軌道
玻爾模型
【認為電子在線性軌道上繞行】
電子云模型
【電子在各處均可出現，但概率不同】
量子力學
推翻了玻爾模型
電子云與原子軌道
原子軌道：電子在原子核外的一個空間運動狀態
基本概念
電子云：處于一定空間運動狀態的電子
在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述
電子云的含義：
用黑點的疏密表示電子在原子核外出現概率大小(黑點越密、概率越大）
黑點僅表示電子出現的概率，并不代表實際的電子
電子云的形狀：
不同能級(s、p、d、f……)擁有的原子軌道數不同，電子云形狀也不同
電子云與原子軌道
電子云輪廓繪制
氫原子1s電子的概率密度分布圖
小點是1s電子
在原子核外出現的
概率密度的形象描述
將出現概率90%的空間圈出來
電子云與原子軌道
1s
2s
3s
4s
同一原子的 s電子 的電子云輪廓圖
1. s 能級只有1個原子軌道，形狀為球形
s能級 — 1個軌道 — 球形
2. 不同能層的s電子云形狀一致
3. 能層越高，s電子的電子云半徑越大。
同一原子的 p電子 的電子云輪廓圖
電子云與原子軌道
p能級有3個原子軌道，在直角坐標系中的延申方向不同
p電子云形狀為：啞鈴形
p能級 — 3個軌道 — 啞鈴形
電子云與原子軌道
同一原子的 d電子 的電子云輪廓圖
d能級 — 5個軌道 — 花瓣形
電子云與原子軌道
能級符號 ns np nd nf
軌道數目
每個軌道容納電子數
該能級可容納電子數
1
3
5
7
2
2
2
2
2
6
10
14
“能級-軌道-電子數“的關系
s、p、d、f 能級的軌道數為1、3、5、7 ； 每個軌道容納2個電子
各能級所能容納的最大電子數 = 1、3、5、7的倍數
電子云與原子軌道
能層 能級 原子 軌道數 原子 軌道符號 電子云輪廓圖
形狀 取向
K 1s
L 2s
2p
M 3s
3p
3d
在第幾層
就有幾個能級
s：1個軌道
p：3個軌道
d：5個軌道
s：球形
p：啞鈴形
d：花瓣形
1
1
3
1
3
5
1s
2s
2px、2py、2pz
3s
3px、3py、3pz
——
球形
球形
啞鈴形
球形
啞鈴形
花瓣形
——
——
相互垂直
——
相互垂直
——
【練習1】、下列說法正確的是（ ）
A．p電子云是平面“8”字形的
B．3p2表示3p能級中有兩個原子軌道
C．2d能級包含5個原子軌道，最多容納10個電子
D．處于最低能量的原子叫基態原子
D
課堂練習
【練習2】、基態Si原子中，電子占據的最高能層符號為____________，
該能層具有的原子軌道數為_______、電子數為_______。
M
9
4
【練習3】、圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和電子云輪廓圖。下列有關說法正確的是
A．圖1中的每個小黑點都表示1個電子
B．圖1中的小黑點表示電子在核外所處的位置
C．圖2表明1s軌道呈球形，有無數對稱軸
D．圖2表示1s電子只能在球體內出現
C
課堂練習
【練習4】、下列說法中，正確的是
A．1s電子云輪廓圖呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內運動
B．電子云輪廓圖中的小黑點密度大，說明該原子核外空間電子數目多
C．ns能級的原子軌道的電子云輪廓圖如圖所示
D．3d6表示3d能級有6個原子軌道
C
課堂練習
第一節　原子結構
第4課時 泡利原理與洪特規則
第一章　 原子結構與性質
泡利原理
①、泡利原理
在一個原子軌道里最多容納2個電子，且它們的自旋方向相反
自旋：電子除了繞核的空間運動狀態外，還存在一種運動狀態叫自旋
方向：自旋分為“順時針”、“逆時針”兩種取向
表達：可以用方向相反的兩個箭頭（ “↑”“↓” ）表示自旋相反的兩電子
例如：He
電子排布式：1s2
電子排布圖：
↑↓
1s
洪特規則
②、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，且自旋平行
簡并軌道：能量相同的軌道
（例如：p能級有3個軌道—Px、Py、Pz，這三個軌道能量相同，為簡并軌道）
自旋平行：自旋方向相同（ “↑” “↑” ）
洪特規則
②、洪特規則
例如：C
電子排布式：1s22s22p2
電子排布圖：
↑↓
1s
↑
2p
↑
↑↓
2s
簡并軌道
滿足泡利原理
不符合洪特規則
的錯誤填法：
正確填法：
“先同向鋪滿，再反向補全”
洪特規則
③、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，
使整個原子的能量最低。
洪特規則的例外：在簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半滿和全空狀態時，
具有較低的能量和較大的穩定性。（符合能量最低原理）
Cu:
1s22s22p63s23p63d104s1
Cr:
1s22s22p63s23p63d54s1
電子排布的表示方法
④、電子排布的軌道表示式(電子排布圖)
書寫規則：
(1)、用方框表示原子軌道，在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級
(2)、每個方框（軌道）中最多容納兩個電子
(3)、每個軌道中容納的兩個電子“自旋方向”必須相反，用2個方向相反的箭頭表
(泡利原理）
(4)、p、d等多軌道的能級存在簡并軌道，電子排布時“先同向鋪滿，再反向補全”(洪特規則）
電子排布的表示方法
【例2】書寫Cr原子(基態）的電子排布式，并畫出電子排布圖/軌道表示式
電子排布式：1s22s22p4
電子排布圖:
↑↓
1s
2p
↑↓
2s
↑
↑
↑↓
【例1】書寫O原子(基態）的電子排布式，并畫出電子排布圖/軌道表示式
電子排布式：
1s22s22p63s23p63d54s1
電子排布圖:
2s
3p
3s
↑↓
1s
2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
↑
3d
↑
4s
電子排布的表示方法
【練習1】書寫Cl原子、Mn原子、Cu原子、Fe2+的電子排布式，
并畫出電子排布圖/軌道表示式
Mn原子：
有_______個能層、有_________個能級、有_________個軌道；
有_______個電子對、有_________個單電子、
4
7
15
10
5
有_________種 空間運動狀態、有_________種 運動狀態；
15
25
= 軌道數
= 電子數
課堂練習
【練習1】若將基態6C的電子排布式寫成ls22s22p2x，它違背了
A．能量守恒原理 B．泡利原理
C．能量最低原理 D．洪特規則
D
【練習2】下列基態原子的電子排布圖中，違反了泡利原理的是
A． B．
C． D．
B
【練習3】在d軌道中電子排布成 ，
而不排布成 ，最直接的根據是
A．能量最低原理 B．泡利不相容原理
C．雜化軌道理論 D．洪特規則
D
課堂練習

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