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1、 第一节第一节 原子结构原子结构第一章第一章1.1.原子原子的组成的组成核电荷数核电荷数= =核内质子数核内质子数= =核外电子数核外电子数质量数质量数A=A=质子数质子数Z+Z+中子数中子数N N原子核原子核核外电子核外电子 Z Z 质子质子 Z Z 中子中子 N NXAZ知识回顾知识回顾（1 1）先排能量低的电子层，）先排能量低的电子层，由里往外由里往外再排能再排能量高的电子层。量高的电子层。（2 2）每一层最多容纳电子数：）每一层最多容纳电子数：2n2n2 2个。个。（3 3）最外层电子数不超过）最外层电子数不超过8 8个（个（K K层为最外层层为最外层时不超过时不超过2 2个）。个）。
2、（4 4）次外层电子数不超过）次外层电子数不超过1818个，倒数第三层个，倒数第三层不超过不超过3232个。个。核外电子的分层排布规律核外电子的分层排布规律: :一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生1.1.现代大爆炸宇宙学理论现代大爆炸宇宙学理论宇宇宙宙大大爆爆炸炸大量氢大量氢少量氦少量氦极少量锂极少量锂其他元素其他元素原子核的原子核的熔合反应熔合反应约约2h2h后后诞生于诞生于2. 2. 是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。3.3.所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。的。4.4.地球上的元素绝大多
3、数是金属，非金属（包括地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅稀有气体）仅2222种。种。氢氢2.原子结构模型的演变历史原子结构模型的演变历史 道尔顿原子模型道尔顿原子模型 （ 1803 年）：原子是组成物质的基年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。 汤姆生原子模型汤姆生原子模型 （ 1904 年）：原子是一个平均分布年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。从而形成了中性原子。卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型 （
4、1911 年）：在原子的中心有一个年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。运转一样。 玻尔原子模型玻尔原子模型 （ 1913 年）：电子在原子核外空间的年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。一定轨道上绕核做高速的圆周运动。 电子云模型电子云模型 （ 1927 年年 1935 年）：现代物质结年）：现代物质结构学说。构学说。 1 1、 什么叫什么叫能能层？层？ 在含有多个电子的原子在含有多个电
5、子的原子里里, ,电子分别在能量不同电子分别在能量不同的区域内运动的区域内运动, ,这种不同这种不同的区域的区域称为电子层称为电子层(n)(n)即即能层能层二、能层与能级二、能层与能级能层能层1 12 23 34 45 5n n符号符号K KL LM MN NO O 2 2 8 8 18 18 32 32 50 50 2n2n2 2能层符号及各能层最多容纳的电子数能层符号及各能层最多容纳的电子数离核越近离核越近能量能量 2、能级、能级：(电子亚层）电子亚层）在多电子原子中，在多电子原子中，同一能层同一能层的电子的的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级同
6、的能级（s s、p p、d d、f f ) )各能层所包含的能级类型及各能各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数层、能级最多容纳的电子数能层能层(n)(n) 一一二二三三四四五五六六七七符号符号K KL LM MN NO O P P Q Q能级能级( (l l) ) 1s1s 2s2s 2p2p 3s3s 3p3p 3d3d 4s4s 4p4p 4d4d 4f4f 最多容最多容纳的电纳的电子数子数2 22 26 62 26 6 1010 2 26 6 1010 1414 2 28 8181832322n2n2 2能级数能级数= =能层序数能层序数 每一能层中，能级符号的顺序是每一
7、能层中，能级符号的顺序是nsns、npnp、ndnd、nfnf（n n代表能层）代表能层） 任意能层总是从任意能层总是从s s能级开始，且能级数能级开始，且能级数= =该能层该能层序数。序数。例如例如第一层只有一个能级第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能，第二层有两个能级级(2s和和2p)，第三能层有第三能层有 3 3 能级，分别是能级，分别是3s 3s 3p 3p 3d3d。 以以s s、p p、d d、f f各能级最多容纳的电子数依各能级最多容纳的电子数依次为次为1 1、3 3、5 5、7 7的的2 2倍。倍。1.1.原子核外电子的每一个能层最多可容原子核外电子的每一个能层最多可容纳
8、的电子数与能层的序数（纳的电子数与能层的序数（n n）之间存在）之间存在什么关系？什么关系？3.3.英文字母相同的不同能级中，所容纳的英文字母相同的不同能级中，所容纳的最多电子数是否相同？最多电子数是否相同？2.2.不同的能层分别有多少个能级，与能不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（层的序数（n n）之间存在什么关系？）之间存在什么关系？学与问学与问2n2每个能层每个能层(n)(n)中，能级符号的顺序中，能级符号的顺序是是_任一能层，能级数任一能层，能级数=_=_数数s s、p p、d d、f f可容纳的电子数依次是可容纳的电子数依次是_ _ nsns、npnp、ndnd、nfnf 小结
9、：小结： 能层序能层序2 6 10 142 6 10 14思考：下列能级符号正确的是思考：下列能级符号正确的是：( )A、5s B、2d C、3f D、6p三、构造原理三、构造原理1.构造原理：构造原理：原子的核外电子大原子的核外电子大多按能级的顺序填充的，填满多按能级的顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级，这一个能级再填一个新能级，这个规律就是构造原理。个规律就是构造原理。各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序构造原理构造原理 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 7p 6p 5p4p 3p2p 3d 4d 5d 6d 5f 4f注意：每一行对应一个能层，注意：每一行对应一个能层，斜
10、线方向表示电子的填充顺序：斜线方向表示电子的填充顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s 4d5p6s4f5d6p 7s5f6d7p能量最低原理：原子的电子排布遵循能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，就是能量最低原理。最低状态，就是能量最低原理。基态原子：处于最低能量状态的原子。基态原子：处于最低能量状态的原子。构造原理是构造原理是绝大多数基态原子绝大多数基态原子核外电核外电子排布所遵循的顺序。子排布所遵循的顺序。a.能级交错现象：第三能层开始，各能级不能级交错现象：第三能层开始，各能级不完全遵循能层顺序。完全遵循能层顺序。b
11、.各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序能层相同时，能层相同时，nsnpnd4s3s2s1s 5p4p3p2p6d5d4d3d 6f5f4f能层和能级符号均不相同时能层和能级符号均不相同时ns(n-2)f(n-1)dnp2、电子排布式、电子排布式 在能级符号右上角用数字表示该能在能级符号右上角用数字表示该能级上排布的电子数，这种表示原子级上排布的电子数，这种表示原子核外电子排布的式子叫做电子排布核外电子排布的式子叫做电子排布式。式。 如钠的电子排布式为如钠的电子排布式为 1s22s22p63s1。电子的填充顺序（能量由低到高）：电子的填充顺序（能量由低到高）：1s 2s 2p 3s 3p 4
12、s 3d 4p 5s4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p一句话：一句话：按能层次序书写，按能级顺序充入电子。按能层次序书写，按能级顺序充入电子。电子排布式的书写顺序：按能层序数依次书写电子排布式的书写顺序：按能层序数依次书写1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1K（2） L（8）M（1）NaNa：电子排布式电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2KLMNFe2 8 14 23.3.外围电子排布式外围电子排布式( (价电子构型价电
13、子构型) )价电子层：价电子层：电子数在化学反应中电子数在化学反应中可发生变化的能级。可发生变化的能级。如：如：29Cu：3d104s119K：4s117Cl：3s23p54.4.简化电子排布式简化电子排布式如：如：NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1Ne3sNe3s1 1表示钠的内层电子排布与稀表示钠的内层电子排布与稀有气体元素有气体元素NeNe的核外电子排的核外电子排布相同布相同简化为简化为NeNe：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6下列各原子的电子排布式正确下列各原子的电子排布式正确的是（）的是（）A.BeA.Be1s1s2 22s2s1 12p2p
14、1 1 B.CB.C1s1s2 22s2s2 22p2p2 2 C.HeC.He1s1s1 12s2s1 1 D.ClD.Cl1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p5 5BD2 2下列各原子或离子的电子下列各原子或离子的电子排布式错误的是（排布式错误的是（ ）A Al 1sA Al 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B OB O2-2- 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6C NaC Na+ + 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 D Si 1sD Si 1s2 22s2s2 22p2p2 2D3、写出下列原子的电子
15、排布式、写出下列原子的电子排布式（1）11Na （2）S（3）34Se（4） 20Ca（5）26Fe （6） 30Zn 四、基态与激发态、光谱四、基态与激发态、光谱基态：最低能量状态。处于最低能量状态的基态：最低能量状态。处于最低能量状态的电子称为基态原子。如基态钠原子电子排布电子称为基态原子。如基态钠原子电子排布为为1s22s22p63s1激发态：较高能量状态激发态：较高能量状态(相对基态而言）。基相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。例如：钠原子的电子能级成为激发态原子。例如：钠原子的电子排布式若为排布式若为1s2
16、2s22p53s2，则说明，则说明2p能级上能级上的电子吸收了能量跃迁到的电子吸收了能量跃迁到3s能级上，此时钠能级上，此时钠原子处于激发态。原子处于激发态。当镁原子由当镁原子由1s22s22p63s2变为变为1s22s22p63p2时，时，以下认识正确的是（以下认识正确的是（ ）A、镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸、镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量收能量B、镁原子由激发态、镁原子由激发态 转化成基态，这一过程中释转化成基态，这一过程中释放能量放能量C、转化后位于、转化后位于p能级上的电子的能量与转化前能级上的电子的能量与转化前相比能量降低相比能量降低D、转化后镁原子与硅原子
17、电子层结构相同，化、转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似学性质相似A光谱光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态（基态激发态）或释放（激发态激发态）或释放（激发态基态）基态）能量，能量，光光是电子释放能量的重要形式之一。是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。光谱。光谱分析光谱分析:利用原子光谱的特征谱线鉴定元利用原子光谱的特征谱线鉴定元素，
18、称为光谱分析。素，称为光谱分析。五、电子云和原子轨道五、电子云和原子轨道1、电子云、电子云概率密度：用概率密度：用P 表示电子在某处出现的概率，表示电子在某处出现的概率，V表表示该处的体积，示该处的体积，P比比V称为概率密度。称为概率密度。电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾片云雾,因而形象地称作电子云。电子云是处于一定因而形象地称作电子云。电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率分布的空间运动状态的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述。形象化描述。电子云轮廓图：电子在原子核外出现概率密度的电子云轮廓图：电子在原子核外
19、出现概率密度的90的空间圈出来。的空间圈出来。绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状。绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状。1s轨道的电子云示意图2、原子轨道、原子轨道概念：电子在原子核外一概念：电子在原子核外一个空间的运动状态称为一个空间的运动状态称为一个原子轨道。个原子轨道。也就是电子云轮廓图。也就是电子云轮廓图。s电子的电子云轮廓图xyzxyzxyzpxpypz1、s电子的原子轨道是球形的，一个伸展方电子的原子轨道是球形的，一个伸展方向。向。p电子的原子轨道是哑铃形的。三个伸电子的原子轨道是哑铃形的。三个伸展方向，互相垂直，分别用展方向，互相垂直，分别用Px Py Pz表示
20、表示且能量且能量Px Py Pz2、能层序数、能层序数n越大，原子轨道的半径越大。越大，原子轨道的半径越大。3、不同能层的同种能级的原子轨道形状相、不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同似，只是半径不同,容纳的电子数相同。容纳的电子数相同。 4、ns能级有一个轨道能级有一个轨道 np能级有三个轨道能级有三个轨道 nd能级有五个轨道能级有五个轨道 nf能级有七个轨道能级有七个轨道 5、每个轨道里最多容纳、每个轨道里最多容纳2个电子。通常称为个电子。通常称为电子对，用电子对，用“”表示。表示。六、泡利原理和洪特规则六、泡利原理和洪特规则1、泡利原理、泡利原理在一个原子轨道里，最多只能容
21、纳两个电子 ，而且它们的自旋状态相反。即每个原子轨道里不能同时存在两个完全相同的电子。电子的自旋：有顺时针和逆时针两种状态。用“”表示自旋状态相反的两个电子。2、洪特规则、洪特规则内容：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道而且自旋状态相同。这样排布使整个原子的能量最低。电子排布图电子排布图和电子排布式一样，都是用来表示核外电子排布情况的。而且，更加直观。表示方法：用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。如11Na的电子排布图为1s2s2p3s原子核外电子排布遵循什么原理？原子核外电子排布遵循什么原理？能量最低原理能量最低原理泡利原理泡利原理洪特规则洪特规则写出
22、24号元素的电子排布式24号元素为铬，根据构造原理，可知铬的电子排布式为【Ar】3d44s2，但是铬的电子排布式其实为【Ar】3d54s1，这是因为【Ar】3d54s1比【Ar】3d44s2更稳定，这就是洪特规则特例。洪特规则特例洪特规则特例内容：在同一能级上的电子排布为内容：在同一能级上的电子排布为全充满（全充满（p6、d10、f14）半充满（半充满（ p3、d5、f7 ）全空（全空（ p0、d0、f0）状态时，）状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。具有较低的能量和较强的稳定性。如：如：29Cu 24Cr 20Ca某主族元素的原子，M能层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数为（ ）A、只
23、能是7B、只能是15C、11或15D、11或13C人们常将在同一个原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下关于主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是（ ）A、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”B、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”C、核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”D、核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”B、D下列说法正确的是（ ）A、基态原子是处于最低能量状态的原子B、基态C原子的电子排布式是1s22s
24、12p3C、焰色反应是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱D、同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量A、D例题解析例题解析例例1 1 若某基态原子的外围电子排布为若某基态原子的外围电子排布为4d4d1 15s5s2 2，则下列说法正确的是（，则下列说法正确的是（ ）A A该元素基态原子中共有该元素基态原子中共有3 3个电子个电子 B B该元素原子核外有该元素原子核外有5 5个电子层个电子层C C该元素原子最外层共有该元素原子最外层共有3 3个电子个电子 D D该元素原子该元素原子M M能层共有能层共有8 8个电子个电子 B B习题精练习题精练1 1下列说法中，不符合现代大爆炸下
25、列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是（宇宙学理论的是（ ） A A我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B B恒星正在不断地合成自然界中没有恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素的新元素 C C氢、氦等轻核元素是宇宙中天然氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母元素之母 D D宇宙的所有原子中，最多的是氢元宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子素的原子 B B2 2按能量由低到高的顺序排列，正确按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（的一组是（ ） A A、1s 2p 3d 4s B1s 2p 3d 4s B、1s 2s 3s 2p 1s 2s 3s 2p C C2s 2p 3s 3p D2s 2p 3s 3p D4p 3d 4s 3p4p 3d 4s 3pC C3若若n=3，以下能级符号错误的是，以下能级符号错误的是( )Anp Bnf Cnd D nsB