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1.2.1 基態(tài)原子的核外電子排布
學(xué)習(xí)目標定位
1、了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序。
2、掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律，會書寫1～36號元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。
3、學(xué)會利用電子排布式、軌道表示式正確表示核外電子排布。
必修中核外電子排布的規(guī)律
1. 核外電子在原子核外分層排布，從內(nèi)到外一共有7個電子層，分別用 K、L、M、N、O、P、Q 表示。
2. 每個電子層最多容納 2n2（n代表電子層數(shù)）個電子。
3. 原子最外層電子數(shù)目不超過 8 個（K層不超過 2 個），次外層不超過 18 個，倒數(shù)第三層不超過 32 個。
4. 核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層，然后由內(nèi)到外依次排布在能量逐步升高的電子層。
一、基態(tài)原子核外電子排布三原則
第一原則：能量最低原理
電子最先排布在能量低的軌道上，然后依次排布在能量較高的軌道上。
氫原子有很多軌道：1s、2s、2px、2py、2pz 等，但只有一個電子，應(yīng)該填在哪？氦原子的電子呢？
1s
電子有“↑”和“↓”兩種自旋運動狀態(tài)，那么氦原子的電子有多種填法，應(yīng)該選擇哪一種填法呢？
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
第二原則：泡利不相容原理
一個原子軌道最多只能容納兩個電子，而且這兩個電子的自旋方向必須相反(用“↓”“↑”表示)。例如，基態(tài)氦原子的軌道表示式為 。
因為 s，p，d，f 能級的原子軌道數(shù)分別為1，3，5，7 個，所以 s，p，d，f 各原子軌道分別最多能容納 2，6，10，14 個電子。
什么叫軌道表示式？
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
第二原則：泡利不相容原理
多電子原子中原子軌道的能量取決于電子層數(shù)和能級種類。
電子層數(shù)和能級種類都相同的原子軌道能量相同。
這樣的軌道稱為簡并軌道。
可以用電子排布式或軌道表示式來表示核外電子排布：
P12 方法引導(dǎo)
核外電子沒有區(qū)別，排布式僅僅為了研究方便。
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
【思考】基態(tài)碳原子的核外電子排布式和軌道表達式如何書寫？
電子排布式：1s22s22p2
軌道表達式：
你認為 2p 軌道上的兩個電子應(yīng)該采取哪種排布方式？
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
第三原則：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，應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。這就是洪特規(guī)則。如碳原子的軌道表示式不是 ，而是 。
【練習(xí)】通過基態(tài)原子核外電子排布三個原則，寫出下列元素的電子排布式：
Be： B： O： Ne：
Na： Al： Ar：
1s22s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p1
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s23p6
判斷正誤
(1)基態(tài)氮原子的電子排布式為1s22s12p4，違背了能量最低原理(　　)
(2)基態(tài)O原子中軌道表示式為 ，違反了洪特規(guī)則(　　)
(3)基態(tài)K原子的簡化電子排布式為4s1(　　)
(4)基態(tài)6C原子的電子排布式為 (　　)
(5)3d6的軌道表示式為 (　　)
×
×
√
√
×
二、基態(tài)原子的核外電子排布式書寫
【思考】基態(tài)原子軌道排布的方式就是隨原子序數(shù)逐能級遞增排列嗎？
從第 3 層開始，軌道能量交錯排列，出現(xiàn) “ 能級交錯 ” 現(xiàn)象。
隨著原子序數(shù)的遞增，基態(tài)原子的“外層電子”按照箭頭的方向
依次排布在個原子軌道上，這一規(guī)律被稱作構(gòu)造原理。
軌道能量：ns < (n-2)f < (n-1)d < np
【練習(xí)】請根據(jù)構(gòu)造原理，寫出下列元素電子排布式：
26Fe、24Cr、29Cu
電子排布式書寫注意事項
1. 排布與書寫并不一致
雖然電子排布是遵循能量最低原則的，但書寫電子排布式時應(yīng)按照電子層的順序書寫。
軌道的能量高低順序并不代表電子填充后各軌道的能量高低順序。
如 Fe 的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。
電子排布式書寫注意事項
2. 特殊原子的電子排布式
有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。這稱為洪特規(guī)則特例。如：
鉻原子　1s22s22p63s23p63d44s2（錯）　1s22s22p63s23p63d54s1（對）
銅原子　1s22s22p63s23p63d94s2（錯）　1s22s22p63s23p63d104s1（對）
電子排布式書寫注意事項
3. 簡化電子排布式
為避免電子排布式書寫繁瑣，可把內(nèi)層電子排布達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加“[　]”表示。
如S： ，Ca： ，Ge： 。
[Ne]3s23p4
[Ar]4s2
[Ar]3d104s24p2
電子排布式書寫注意事項
4. 離子的電子排布式
(1)原子失去電子轉(zhuǎn)化為陽離子：失電子的順序與電子填入的順序有所不同，失電子時，首先失去的是最外電子層上的電子，同層則按能級由高到低失電子。
如：Fe3+：1s22s22p63s23p63d5，而不是1s22s22p63s23p64s23d3
(2)原子得到電子轉(zhuǎn)化為陰離子：得到的電子填入原子軌道的順序與基態(tài)原子電子的排布順序相同。
如：35Br－：1s22s22p63s23p63d104s24p6
電子排布式書寫注意事項
5. 價電子
(1)定義：與元素的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的外層軌道上的電子，稱為價電子。
(2)規(guī)律：主族元素價電子數(shù)等于主族族序數(shù)。
(3)元素原子的價電子排布式不一定是最外層的電子排布式：主族元素的價電子排布式是最外層電子排布式，過渡元素的最外層是價電子，但有的內(nèi)層電子也是價電子，如Fe原子價電子排布式為3d64s2。
總結(jié)歸納
一、基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律
①能量最低原則
②泡利不相容原理
③洪特規(guī)則
二、電子排布式書寫注意事項
①排布與書寫并不一致
②特殊原子的電子排布式
③簡化電子排布式
④離子的電子排布式
⑤價電子排布式
判斷正誤
(1)1～36號元素中基態(tài)Cr原子未成對電子數(shù)最多(　　)
(2)基態(tài)銅原子的簡化電子排布式為[Ar]3d94s2(　　)
(3)基態(tài)Sc原子的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p64s23d1(　　)
(4)第4周期中原子最外層僅有1個電子的元素只有K(　　)
幾種問法要看清：軌道式、基態(tài)電子排布式、價電子排布式、簡化電子排布式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、電子式
√
×
×
×
應(yīng)用體驗
1.按要求填空。
(1)O元素基態(tài)原子電子排布式：_________。
(2)Na元素基態(tài)原子的軌道表示式：_________________________。
(3)Ca元素基態(tài)原子電子排布式：________________。
(4)基態(tài)硼原子的軌道表示式為____________________，核外電子共有___種自旋狀態(tài)，有___個未成對電子，有___對成對電子。
1s22s22p4
1s22s22p63s23p64s2
1　 2
5
應(yīng)用體驗
2.氧元素基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)有___個，寫出3p軌道上只有2個未成對電子的原子的元素符號：_______，M層上有2對成對電子的原子最外層共有____種不同自旋狀態(tài)的電子。
6
2
Si或S
應(yīng)用體驗
1.下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是_______(填序號，下同)，違反能量最低原理的是____，違反洪特規(guī)則的是___，違反泡利不相容原理的是____。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6
③P：
④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6
⑥C：
⑥
①④⑤
②
③
應(yīng)用體驗
2.按要求寫出下列原子的電子排布式或軌道表示式。
(1)基態(tài)硫原子的軌道表示式：____________________________________。
(2)基態(tài)Mn原子的簡化電子排布式：__________。
(3)基態(tài)As原子最外層電子的軌道表示式：_______________。
(4)基態(tài)Ge原子的電子排布式：___________________________________。
(5)Cu＋基態(tài)核外電子排布式為____________________________。
[Ar]3d54s2
1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)
1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
跟蹤強化
1、下列各原子或離子的電子排布式或軌道表示式表示正確的是(　　)
A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B．F－：1s22s23p6
C．P：最外層電子軌道表示式為
D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
A
跟蹤強化
2、已知元素 X 的原子最外層電子排布式為 nsn－1npn＋2，則 X 元素的原子序數(shù)為
(　　)
A．9 B．10 C．17 D．18
C
跟蹤強化
3、若將P原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23p x 2 3p y 1，它違背了(　　)
A．能量守恒原理 B．泡利不相容原理
C．能量最低原則 D．洪特規(guī)則
D

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