原子結構,性質,電子排布

1、第一章原子結構與性質第一章原子結構與性質第一節(jié)原子結構第一節(jié)原子結構原子概念和原子結構模型原子概念和原子結構模型演變簡介演變簡介1公元前公元前5世紀，希臘哲學世紀，希臘哲學家家德謨克利特德謨克利特等人認為等人認為 ：萬物是由大量的不可分割萬物是由大量的不可分割的微粒構成的，即原子。的微粒構成的，即原子。219世紀初，英國科學家世紀初，英國科學家道爾頓道爾頓提出近提出近代原子學說，他認為原子是微小的不可代原子學說，他認為原子是微小的不可分割的實心球體。分割的實心球體。道爾頓原子學說道爾頓原子學說1、一切物質都是由不可見的、不可、一切物質都是由不可見的、不可分割的原子組成，原子不可自生自滅分割的原

2、子組成，原子不可自生自滅2、同種類的原子在質量、形狀和性質、同種類的原子在質量、形狀和性質上完全相同，不同種類的原子則不同上完全相同，不同種類的原子則不同3、每一種物質都是由它自己的原子構、每一種物質都是由它自己的原子構成。單質是由簡單原子組成，化合物成。單質是由簡單原子組成，化合物是由復雜原子組成。復雜原子的質量是由復雜原子組成。復雜原子的質量等于組成它的簡單原子的質量總和。等于組成它的簡單原子的質量總和。3 318971897年英國科學家年英國科學家湯姆生湯姆生發(fā)現了電子。發(fā)現了電子。原子是一個平均分配著正電荷的粒子，原子是一個平均分配著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，其中

3、鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成中性原子從而形成中性原子41911年，英國物理學家年，英國物理學家盧瑟福盧瑟福電子繞核旋轉的原子結構模型電子繞核旋轉的原子結構模型51913年，丹麥科學家年，丹麥科學家玻爾玻爾核外核外電子分層排布的原子結構模型電子分層排布的原子結構模型620世紀世紀20年代中期，奧地利物理學家年代中期，奧地利物理學家薛定諤薛定諤等人以等人以量子力學量子力學為基礎為基礎電子云電子云模型模型近近代代原原子子論論發(fā)發(fā)現現電電子子帶核原子結構模型帶核原子結構模型軌道原子結構模型軌道原子結構模型人類探索物質結構的歷史人類探索物質結構的歷史德謨克利特德謨克利特的古代原子學說的古代原子

4、學說道爾頓道爾頓的近代原子學說（模型）的近代原子學說（模型）湯姆生湯姆生原子模型原子模型盧瑟福盧瑟福原子模型原子模型玻爾玻爾原原 子模型子模型電子云電子云模型模型原子結構的衍變過程原子結構的衍變過程1.能層能層：在多電子原子的核外電子的：在多電子原子的核外電子的能量是不同的，按電子能量的差異，能量是不同的，按電子能量的差異，可以將核外電子分為不同的能層可以將核外電子分為不同的能層 能層：K、L、M、N、O、P、Q2.能級能級：在多電子原子中，同一能：在多電子原子中，同一能層的電子的能量也可能不同，可以將層的電子的能量也可能不同，可以將它們分為不同的能級它們分為不同的能級 能級：一個電子層分成幾

5、個能級用 s、p、d、f等符號表示。規(guī)定，任一能層的能級總是從規(guī)定，任一能層的能級總是從 s 能能級開始，依次為級開始，依次為p、d、f、能級、能級能層能層 K L M N O 能級能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 最多最多電子數電子數2 2 6 2 6 10 2 6 10 14小結1、能層：K、L、M、N、O、P、Q2、能級：一個電子層分成幾個能級用 s、p、d、f等符號表示。K層只包含一個能級，即s能級；L層包含兩個能級，s和p能級；M層包含三個能級，s、p和d能級；N層包含四個能級，s、p、d、f能級。在同一電子層里，能級按s、p、d、f的次序遞增。

6、 s 122p 326d 5210f 7214g 9218不同能層中的不同能層中的s s、p p、d d、f f、g g能能級級最多最多能容納的電子數是相同的，能容納的電子數是相同的，各為：各為：所含能級個數能層序數所含能級個數能層序數 n n 三、構造原理與三、構造原理與電子排布式電子排布式原子核外電子排布必須遵循原子核外電子排布必須遵循一定的排布順序一定的排布順序 構造原理構造原理（1）先排能量低的電子層，再排能量高的電）先排能量低的電子層，再排能量高的電子層，由里往外。子層，由里往外。（2）每一層最多容納電子數：）每一層最多容納電子數：2n2個。個。（3）最外層電子數不超過）最外層電子數

7、不超過8個（個（K層為最外層為最外層時不超過層時不超過2個）。個）。（4）次外層電子數不超過）次外層電子數不超過18個，倒數第三個，倒數第三層不超過層不超過32個。個。核外電子的排布規(guī)律核外電子的排布規(guī)律:存在著能級交錯存在著能級交錯1s-2s-2p-3s-3p-1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-4s-3d-4p-5s-4d-核外電子排布的核外電子排布的構造原理圖構造原理圖電子填充的先后順序（構造原理）為：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p 根據構造原理，可以寫出已知元素的原子的電子排布式，如：Na：1s22s22p63s1，

8、能級符號上面數字是該能級上的電子數。注意：能級的填充順序與電子排布式的書寫順序可能不同，如：21號鈧的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d14s2 而不能寫成：1s22s22p63s23p64s23d13 3、按照電子排布，可把周期表的元素劃分為、按照電子排布，可把周期表的元素劃分為5 5個個區(qū)：區(qū)：s s區(qū)、區(qū)、d d區(qū)、區(qū)、dsds區(qū)、區(qū)、p p區(qū)、區(qū)、f f區(qū)。劃分區(qū)的依據區(qū)。劃分區(qū)的依據是什么？是什么？ s s區(qū)、區(qū)、d d區(qū)、區(qū)、p p區(qū)分別有幾個縱列？區(qū)分別有幾個縱列？為什為什么么s區(qū)、區(qū)、d區(qū)、區(qū)、ds區(qū)的元素都是金屬？區(qū)的元素都是金屬？12 s p34 dds567

9、 f除除dsds區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號電子的能級的符號鑭系鑭系f錒系錒系(二二)區(qū)的劃分區(qū)的劃分spdsdfS區(qū)：區(qū)：IA、 IIA族族 ns1和和ns2 除除H外，其余為活潑金屬。外，其余為活潑金屬。p區(qū)：區(qū)：IIIAVIIA族、族、0族族ns2np16（除（除He）除除H外，所有非金屬元素都在外，所有非金屬元素都在p區(qū)。區(qū)。 ds區(qū)區(qū):IB、IIB族族 （n-1）d10ns12最外層電子數皆為最外層電子數皆為12個，均為金屬元素個，均為金屬元素 。f區(qū)：區(qū)：鑭系和錒系鑭系和錒系(n-2)f014(n-1)d 02 ns2最外

10、層電子數基本相同，化學性質相似。最外層電子數基本相同，化學性質相似。d區(qū)區(qū): BB和和 （n-1）d19 ns12 最外層電子數皆為最外層電子數皆為12個，均為金屬元素，個，均為金屬元素，性質相似。性質相似。(注：注：Pd 無無s電子電子)w4、為什么副族、為什么副族元素又稱過渡元元素又稱過渡元素？素？w5、非金屬元素、非金屬元素為什么主要集中為什么主要集中在右上角的三角在右上角的三角區(qū)內？區(qū)內？w6、處于非金屬、處于非金屬三角區(qū)邊緣的元三角區(qū)邊緣的元素常被稱為半金素常被稱為半金屬或準金屬。為屬或準金屬。為什么？什么？12 s p34 dds567 f副族元素處于金屬元素向非金屬元素過渡的副族

11、元素處于金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此，又把副族元素稱為區(qū)域，因此，又把副族元素稱為過渡過渡元素。元素。4. 為什么副族元素又稱為過渡元素？為什么副族元素又稱為過渡元素？5.為什么在元素周期表中非金屬元素主要集中在右上角為什么在元素周期表中非金屬元素主要集中在右上角三角區(qū)內（如圖）？三角區(qū)內（如圖）？處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素常被處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素常被稱為半金屬或準金屬。為什么？稱為半金屬或準金屬。為什么？這是由元素的價電子結構和元素周期表中元素性質遞變這是由元素的價電子結構和元素周期表中元素性質遞變規(guī)律決定的，在元素周期表中，同周期的元素從左到右規(guī)律決定的，在元素周期表中，同周

12、期的元素從左到右非金屬性漸強，同主族元素從上到下非金屬性漸弱，結非金屬性漸強，同主族元素從上到下非金屬性漸弱，結果使元素周期表右上角的元素主要呈現非金屬性。果使元素周期表右上角的元素主要呈現非金屬性。處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素既能表現出一定處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素既能表現出一定的非金屬性，又能表現出一定的金屬性，因此，的非金屬性，又能表現出一定的金屬性，因此，這些元素常被稱之為半金屬或準金屬。這些元素常被稱之為半金屬或準金屬。四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 能量最低原理能量最低原理原子的電子排布遵循構造原原子的電子排布遵循構造原理使理使整個原子的能量

13、整個原子的能量處于最低處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理狀態(tài)，簡稱能量最低原理nsnpndnf各能級的能量高低順序各能級的能量高低順序n n表示能層序數表示能層序數激光的產生與電子躍遷有關基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子 處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子 吸收能量吸收能量 基態(tài)原子基態(tài)原子 激發(fā)態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子 釋放能量釋放能量同學們都聽說過“光譜”一詞，什么是光譜呢？ 可利用原子光譜上的特征譜線來鑒可利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素

14、，稱為定元素，稱為光譜分析光譜分析不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的能量釋放不同的能量表現為光的形式表現為光的形式用光譜儀攝取用光譜儀攝取得到各種元素的電子的得到各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜吸收光譜或發(fā)射光譜吸收光譜或發(fā)射光譜總稱吸收光譜或發(fā)射光譜總稱原子光譜原子光譜科學史話玻爾與光譜。體會“類比”是一種科學思維方法；體會理論對實驗的指導意義 判斷下列表達是正確還是錯誤判斷下列表達是正確還是錯誤1）1s22p1屬于基態(tài)；屬于基態(tài)；2）1s22s2 2p63s2 3p63d104s1屬于激發(fā)態(tài)；屬于激發(fā)態(tài)； 3）1s22s2 2p63d1屬于激發(fā)態(tài)；

15、屬于激發(fā)態(tài)；4）1s22s2 2p63p1屬于基態(tài)；屬于基態(tài)；答案：答案： (1) x(2) x(3)(4) x課堂練習課堂練習2基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)則與思路基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)則與思路已知核外電子數目先按照能量最已知核外電子數目先按照能量最低原理從低原理從1s排起排起其間應考慮是否需應用泡利原理和洪其間應考慮是否需應用泡利原理和洪特規(guī)則，特別是要求畫外圍軌道表示式特規(guī)則，特別是要求畫外圍軌道表示式最后考慮是否需要應用量子力學最后考慮是否需要應用量子力學關于全空、半充滿、全充滿的排布關于全空、半充滿、全充滿的排布規(guī)定，如規(guī)定，如Cr、Cu等原子等原子要求：要求：136號元素原子號元素原

16、子q 核外電子質量小，運動空間小，運動速率大。核外電子質量小，運動空間小，運動速率大。核外電子運動的特征核外電子運動的特征q 無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。q 無法計算電子在某一刻所在的位置無法計算電子在某一刻所在的位置，只能指出只能指出 其在核外空間某處出現的機會的多少其在核外空間某處出現的機會的多少（概率）（概率）。1 . 電子云電子云:電子在原子核外出現的概率分布圖。電子在原子核外出現的概率分布圖。1s電子在原子核外出現的概率分布電子在原子核外出現的概率分布圖圖 核外電子運動狀態(tài)的描述核外電子運動狀態(tài)的描述小黑點的疏密表示電子在核小黑點的疏密表示電子

17、在核外空間單位體積內出外空間單位體積內出現的機會的多少?，F的機會的多少。 * * 電子云電子云只是形象地表示只是形象地表示 電子出現在各點的電子出現在各點的概率概率高低高低,而實際上并不存在而實際上并不存在。小黑點不表示電子小黑點不表示電子只表示電子在這里只表示電子在這里出現過一次出現過一次S能級的原子軌道圖* * S S能級的能級的原子原子軌道是球形對稱的軌道是球形對稱的. .* * 能層能層序數序數n n越大越大, ,原子軌道半徑越大原子軌道半徑越大xyzxyzP能級的原子軌道xyz* * P P能級的原子軌道是能級的原子軌道是紡錘形的紡錘形的, ,每個每個P P能級有能級有3 3個原子軌

18、道個原子軌道, ,它們相互它們相互垂直垂直, ,分別以分別以P Px x,P ,Py y,P ,PZ Z表表示示. . 1、每個、每個原子原子軌道上最多能容納軌道上最多能容納_個個電子電子，且且自旋方向自旋方向_?？茖W研究科學研究CNO2、當電子排在同一能級時有什么規(guī)律？、當電子排在同一能級時有什么規(guī)律？當電子排布在同一能級的不同軌道時，當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是總是_，而且自旋，而且自旋方向方向_。洪特規(guī)則洪特規(guī)則2不同不同泡利原理泡利原理首先單獨占一個軌道首先單獨占一個軌道相同相同 3 3. .補充規(guī)則補充規(guī)則相對穩(wěn)定的狀態(tài)相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿（全充滿（p6，d10，f14）全

19、空時（全空時（p0，d0，f0）半充滿（半充滿（p3，d5，f7） 原子的電子排布圖鐵鐵原子的軌道表示式原子的軌道表示式洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理電子層電子層原子軌原子軌道類型道類型原子軌原子軌道數目道數目可容納可容納電子數電子數1 12 23 34 4n n1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n22818322n2二、元素周期律 (1)原子半徑元素周期表中同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？元素周期表中，同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？原子半徑的大小取決于兩個相反的因素：原子半徑的大小取決于兩個相反的

20、因素：一是電子的能層數，另一個是核電荷數。一是電子的能層數，另一個是核電荷數。顯然電子的能層數越大，電子間的負電顯然電子的能層數越大，電子間的負電排斥將使原子半徑增大，所以同主族元排斥將使原子半徑增大，所以同主族元素隨著原子序數的增加，電子層數逐漸素隨著原子序數的增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大。而當電子能增多，原子半徑逐漸增大。而當電子能層相同時，核電荷數越大，核對電子的層相同時，核電荷數越大，核對電子的吸引力也越大，將使原子半徑縮小，所吸引力也越大，將使原子半徑縮小，所以同周期元素，從左往右，原子半徑逐以同周期元素，從左往右，原子半徑逐漸減小。漸減小。(2)電離能基礎要點概念1、第

21、一電離能I1； 態(tài)電 性基態(tài)原子失去 個電子，轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的 叫做第一電離能。第一電離能越大，金屬活動性越 。同一元素的第二電離能 第一電離能。氣中一最低能量 弱大于(2)規(guī)律規(guī)律:每一周期的第一個元素第一電離能最小每一周期的第一個元素第一電離能最小,最后一個元素的電離能最大最后一個元素的電離能最大;同主族元素從同主族元素從上到下第一電離能依次下降上到下第一電離能依次下降.原子的逐級電離能越來越大。原子的逐級電離能越來越大。氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能一電離

22、能(用用I1表示表示)，從一價氣態(tài)基態(tài)正離，從一價氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個電子所需消耗的能量叫做子中再失去一個電子所需消耗的能量叫做第二電離能第二電離能(用用I2表示表示)，依次類推，可得到，依次類推，可得到I3、I4、I5同一種元素的逐級電離能的同一種元素的逐級電離能的大小關系：大小關系：I1I2I3I4I5即一個原子即一個原子的逐級電離能是逐漸增大的。這是因為隨的逐級電離能是逐漸增大的。這是因為隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數越來越大，再要失去一個電子需克服的數越來越大，再要失去一個電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多。越多。、Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，Mg的第一電離能大于Al，Zn的第一電離能大于Ga？Be有價電子排布為2s2，是全充滿結構，比較穩(wěn)定，而B的價電子排布為2s22p1，、