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1、选修选修3物质结构与性质物质结构与性质第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构李李 海海 军军原子是如何诞生的吗？阅读教材原子是如何诞生的吗？阅读教材P4“开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生”。问题问题 一一宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸2h2h后后诞生诞生大量的氢大量的氢少量的氦少量的氦极少量的锂极少量的锂原子核的原子核的熔合反应熔合反应合成合成其他元素其他元素一一.开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生第一节第一节 原子结构原子结构19321932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论 1 1、
2、原子的诞生、原子的诞生思考与交流思考与交流宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？氢氢元元素素是是宇宇宙宙中中最最丰丰富富的的元元素素，占占88.6%88.6%（氦氦约约为为氢氢的的1 18 8），另另外外还还有有9090多多种种元元素素，它它们们的的原原子子总总数数加加起起来来不不足足1%1%。宇宇宙宙年年龄龄距距近近约约140140亿亿年年，地地球球年年龄龄已已有有4646亿亿年年。地地球球上上的的元元素绝大多数是金属，非金属仅素绝大多数是金属，非金属仅2222种。种。阅读课本阅读课本P P4 4一、开天辟地一
3、、开天辟地原子的诞生原子的诞生一颗原子的时空之旅一颗原子的时空之旅从大爆炸到生命诞生的故事从大爆炸到生命诞生的故事2 2、人类相识原、人类相识原子结构的过程子结构的过程 人类相识原子的结构人类相识原子的结构是一个漫长的过程，多是一个漫长的过程，多数的科学家为此付出了数的科学家为此付出了无比的艰辛。同学们依无比的艰辛。同学们依据你搜集的资料，不同据你搜集的资料，不同时期人类相识的原子有时期人类相识的原子有哪些模型呢？哪些模型呢？近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子原子构成。原子模型：原子是坚实的、不行再分的实心球。英国化学家道尔顿英国化学家道尔顿（J.Dalton,17
4、66J.Dalton,17661844)1844)道道尔尔顿顿原原子子模模型型原子并不是构成物质的最小微粒 汤姆生发觉了电子(1897年)电子是种带负电、有确定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着很多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷匀整分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856J.J.Thomson,185619401940）汤汤姆姆生生原原子子模模型型汤姆生原子模型汤姆生原子模型汤姆生汤姆生粒子散射试验（1909年）原子有核卢瑟福
5、和他的助手做了著名粒子散射试验。依据试验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。英国科学家卢瑟福英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871E.Rutherford,18711937)1937)卢卢瑟瑟福福原原子子模模型型粒子散射试验Au卢卢瑟福瑟福原子模型原子模型玻尔原子模型（玻尔原子模型（19131913年）年）玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球
6、形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有确定级差的稳定轨道。丹麦物理学家玻尔丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,1885N.Bohr,18851962)1962)玻玻尔尔原原子子模模型型玻尔原子模型（玻尔原子模型（19131913年）年）电子云模型电子云模型（电子云模型（19351935年）年）现代物质结构学说现代物质结构学说氢原子氢原子电子云电子云图图二、二、能层与能级能层与能级（1 1）能层）能层 在多电子的原子核外电子的能量是不同在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同
7、的能层。成不同的能层。依据核外电子的能量不同：依据核外电子的能量不同：离核远近：近离核远近：近 远远 能量凹凸：低能量凹凸：低 高高核外电子分层排布1234567KLMNOPQ（2 2）能级）能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数：表示方法及各能级所容纳的最多电子数：在多电子原子中，同一能层的电子，能量在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。可以不同，还可以把它们分成能级。【学与问】【学与问】2.2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？能层最多可容纳的电子数为能层最多可容纳的电
8、子数为2n2n2 2个。个。【学与问】【学与问】1.1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（的电子数与能层的序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？第一能层只有第一能层只有1 1个能级个能级(1s)(1s)，其次能层有，其次能层有2 2个能级个能级(2s(2s和和2p)2p)，第，第3 3能层有能层有3 3个能级个能级(3s(3s、3p3p和和3d)3d)，依，依次类推。以次类推。以s s、p p、d d、ff排序的各能排序的各能级可容纳的最多电子数依次为级可容纳的最多电子数依次为1 1、3 3、5 5、7 7的二倍的二倍!【学与问
9、】【学与问】3.3.英文字母相同的不同能级中所容纳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？的最多电子数是否相同？不同能级中的不同能级中的s s级，所容纳的电子数是级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。相同的，但是能量是不同的。能层的能级数等于该能层序数。能层的能级数等于该能层序数。任一能层的能级总是从任一能层的能级总是从s s能级起先。能级起先。在每一能层中，能级符号与能量大小的依次是：在每一能层中，能级符号与能量大小的依次是：nsnsnpnpndndnfnf总结：总结：A A前者大于后者前者大于后者 B B后者大于前者后者大于前者C C前者等于后者前者等于后者 D D无法
10、确定无法确定B练习练习1 1：在同一个原子中，在同一个原子中，M M能层上的电子与能层上的电子与Q Q能层上的电子的能量能层上的电子的能量()()+6 2 4C原子的原子原子的原子结构示意图结构示意图能表示核外能表示核外电子排布电子排布【思索】怎样用能层，能级表示核外电子【思索】怎样用能层，能级表示核外电子排布？排布？练习练习2 2：依据以上各能级最多容纳电子数依据以上各能级最多容纳电子数C C原子原子的核外电子排布式可以表示为：的核外电子排布式可以表示为：1S1S2 22S2S2 22P2P2 2依照上式请书写依照上式请书写 N O Na Al N O Na Al 的电子排布式的电子排布式问
11、题探究问题探究 依据已有学问，试写出依据已有学问，试写出K K原子原子的可能电子排布式与原子结构示意图？的可能电子排布式与原子结构示意图？猜想一：猜想一：1s22s22p63s23p63d1+192 8 9+192 8 8 1猜想二：猜想二：1s22s22p63s23p64s1 三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 构造原理：构造原理：P5P5随原子核电荷随原子核电荷数递增，绝大数递增，绝大多数原子核外多数原子核外电子的排布遵电子的排布遵循如右图的排循如右图的排布依次，这个布依次，这个排布依次被称排布依次被称为构造原理。为构造原理。【思索】：【思索】：有何规律？有何规律？能级交织能
12、级交织76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图构造原理：构造原理：1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；规律规律5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d问题说明：问题说明：猜想一：猜想一：1s22s22p63s23p63d1+192 8 9+192 8 8 1猜想二：猜想二：1s22s22p63s23p64s1 2 2、依据、依据2n22n2的规律推算第一到第四电子层最多可的规律推算第一到第四电子层最多可以容纳的电子数目为以容纳的电子数目为 。1、按能量由低到高的依次排列，正确的一组是：、按能量由低到高
13、的依次排列，正确的一组是：()A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2pC2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p2、8、18、32C练习：练习：三、三、2 2、电子排布式：、电子排布式：氢氢 H H钠钠 Na Na 铝铝 Al Al1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 11s1s1 1 用数字在能级符号右上角表明该能级上的用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。排布的电子数。原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电子排布式Li:1s22s1练一练练一练请写出请写出4 41010号元
14、素原子的电子排布式。号元素原子的电子排布式。4 铍铍Be 5 硼硼B 6 碳碳C7 氮氮N 8 氧氧O 9 氟氟F 10 氖氖Ne1s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2s22p51s2 2s22p6【练习】【练习】试书写试书写N N、ClCl、K K、2626FeFe原子的核外电原子的核外电子排布式。子排布式。Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d64s2留意书写：留意书写：1s22s22p63s23p64s23d6练习：请依据构造原理，写出下列元
15、素基态练习：请依据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：原子的电子排布式：（1Ne1Ne 。（2S 2S 。（329Cu 329Cu 。（432Ge 432Ge 。1s22s22p61s22s22p63s23p41s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p2练习：请写出第四周期练习：请写出第四周期21362136号元素原子的基态电号元素原子的基态电子排布式。子排布式。钪钪ScSc：；钛钛TiTi：；钒钒V V：；铬铬CrCr：；锰锰MnMn：；铁铁FeFe：；钴钴CoCo：；镍镍NiNi：；1s22s22p63s23p63d14s21s22
16、s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2练习：请写出第四周期练习：请写出第四周期21362136号元素原子号元素原子的基态电子排布式。的基态电子排布式。铜铜CuCu：；锌锌ZnZn：；镓镓GaGa：；锗锗GeGe：；砷砷AsAs：；硒硒SeSe：；溴溴BrBr：；氪氪KrKr：；1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p6
17、3d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6P7P7【思索与沟通】【思索与沟通】1 11s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12424号铬：号铬：2929号铜号铜：练习：练习：1 13636号元素中是否都遵循构造原理？号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？举出能否具体的例子
18、？注注 意意原子的简化电子排布：原子的简化电子排布：原子实原子实 Ne 3s1练习：练习：写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简化电子排布式吗？号元素铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构NaNa的简化电子排布：的简化电子排布：He 2s22p4 Ne 3s23p2 Ar 3d64s2O O：SiSi：FeFe：P7P7【思索与沟通【思索与沟通】2 2下列各原子或离子的电子排布式错误的下列各原子或离子的电子排布式错误的是（是
19、（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar 1s22s22p63s23p6BC练习练习 1 1：练习练习2 2：1.电子排布式为电子排布式为1s22s22p63s23p6 某原子，某原子，则该元素的核电荷数是则该元素的核电荷数是_ 2.某元素原子的价电子构型为某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此则此元素在周期表的位置是元素在周期表的位置是_18第第3 3周期，第周期，第VIAVIA族族4 4构构造造原原理理揭揭示示的的电电子子排排布布能能级级依依次次，实实质质是是 各各能能级级能能量量凹凹凸凸，若若以以E E
20、 表表示示某某能能级级的的能能量量，下列能量大小依次中正确的是下列能量大小依次中正确的是()()A AE(3s)E(3s)E(2s)E(2s)E(1s)E(1s)B BE(3s)E(3s)E(3p)E(3p)E(3d)E(3d)C CE(4f)E(4f)E(4s)E(4s)E(3d)E(3d)D DE(5s)E(5s)E(4s)E(4s)E(4f)E(4f)3 3一一个个电电子子排排布布为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1的的元元素素最最可可能的价态是能的价态是()()A A+1 B+1 B+2 C+2 C+3 D+3 D-1 -1 CA5.5.下列各原子
21、或离子的电子排布式错误的是下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Al 1sA.Al 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B.O B.O2-2-1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 C.NaC.Na+1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 D.Si D.Si 1s1s2 22s2s2 22p2p2 26 6.下列表达方式错误的是下列表达方式错误的是()()A.A.甲烷的电子式甲烷的电子式 B.B.氟化钠的电子式氟化钠的电子式 C.C.硫离子的核外电子排布式硫离子的核外电子排布式 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p
22、4 4 D.D.碳碳1212原子符号原子符号 12126 6C CDC小小 结结 元素符号电子式电子排布式结构示意图简化的电子排布式外围电子排布式Ca四.能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理能量最低原理:原子的电子排布遵循构造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能使整个原子的能量处于最低状态。最低状态。基态原子基态原子:处于最低能量的原子处于最低能量的原子 (稳定稳定)电子放电子放出能量出能量电子吸电子吸取能量取能量激发态原子激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级跃迁到较高的能级,变为激发态原子。变为激发态原子。(不稳定
23、不稳定)如如：Na1s22s22p63s1如如：Na1s22s22p63p1【阅读】【阅读】P7四四第一段第一段 基态与激发态的关系基态与激发态的关系原子光谱原子光谱基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸取能量吸取能量释放能量释放能量放射光谱放射光谱吸取光谱吸取光谱能量较高能量较高能量最低能量最低基态与激发态相互转化的应用基态与激发态相互转化的应用 焰色焰色 反应反应 焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是特别不激跃迁到激发态；处于激发态的电子
24、是特别不稳定的，在极短的时间内（约稳定的，在极短的时间内（约1010s s）便跃迁）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以确定波长（颜色）的光释放出来。由于各量以确定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色调。到了各种色调。焰火呈现五彩缤纷的缘由焰火呈现五彩缤纷的缘由处于最低能量的原子处于最低能量的原子_
25、 ,_ ,简称能量最低原理。简称能量最低原理。_叫做基态原子。叫做基态原子。当当基基态态原原子子的的电电子子吸吸取取能能量量后后，电电子子会会_，变变成成激激发发态态原原子子。电电子子从从较较高高能能量量的的激激发发态态跃跃迁迁到到较较低低能能量量的的激激发发态态乃乃至至基基态态时时，将将_能能量量。光光（辐辐射射）是是电电子子_能量的重要形式之一。能量的重要形式之一。原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态能量处于最低状态 跃迁到较高能级跃迁到较高能级 释放释放 释放释放 1.当镁原子由当镁原子由1s22s22p63s2 1s22s22
26、p63p2时，以时，以下说法正确的是（下说法正确的是（）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，这一过程中吸取能量取能量 B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量放能量 C镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量放能量 D镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸取能量取能量A A课堂练习课堂练习2.推断下列表达是正确还是错误？推断下列表达是正确还是错误？(1)1s22s2 2p63s2 3p63d54s2 属于属于激发态激发态(2)1s22s2 2
27、p63d1 属于激发态属于激发态构造原理：构造原理：1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d光谱：光谱：按确定次序排列的彩色光带按确定次序排列的彩色光带用光谱仪测定氢气放电管放射的氢的放射光谱用光谱仪测定氢气放电管放射的氢的放射光谱锂、氦、汞的放射光谱锂、氦、汞的放射光谱 锂、氦、汞的吸取光谱锂、氦、汞的吸取光谱 特征特征:暗背景暗背景,亮线亮线,线状不连续线状不连续特征特征:亮背景亮背景,暗线暗线,线状不连续线状不连续原子光谱原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸取不同元素的原子发生跃迁时会吸取或释放不同的光，可以用光谱仪摄取或释放不同的光，可以用
28、光谱仪摄取各种元素的电子的吸取光谱或放射光各种元素的电子的吸取光谱或放射光谱，总称原子光谱。谱，总称原子光谱。光谱分析：光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。元素的发觉等线来鉴定元素，称为光谱分析。元素的发觉等锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱化学探讨中利用光谱分析检测一些物质的存化学探讨中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。在与含量等。光谱分析的应用通过原子光谱发觉很多元素。通过原子光谱发觉很多元素。如：铯（如：铯（18601860年）和铷（年）和铷（18611861
29、年），其光谱中年），其光谱中有特征的篮光和红光。有特征的篮光和红光。又如：又如：18681868年科学家们通过太阳光谱的分析发年科学家们通过太阳光谱的分析发觉了稀有气体氦。觉了稀有气体氦。下图是锂、氦、汞的吸取光谱和放射光谱。下图是锂、氦、汞的吸取光谱和放射光谱。其中图其中图_是原子由基态转化为激发态时是原子由基态转化为激发态时的吸取光谱，图的吸取光谱，图_是原子由激发态转化是原子由激发态转化为基态时的放射光谱。不同元素的原子光谱为基态时的放射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸取光谱和放射光谱连接。种元素的吸取光谱和放
30、射光谱连接。课堂练习课堂练习2.2.关于光谱分析，下列说法错误的（关于光谱分析，下列说法错误的（）A A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的 特征谱线特征谱线 B B、光谱分析不能用连续光谱、光谱分析不能用连续光谱 C C、光谱分析既可以用放射谱也可以用吸取光谱、光谱分析既可以用放射谱也可以用吸取光谱 D D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成 D3.3.在太阳的光谱中有很多暗线，这表明（在太阳的光谱中有很多暗线，这表明（）A A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素、太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B B、太阳大气层中
31、缺少这些暗线所对应的元素、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素 D D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素 课堂练习课堂练习C思索：思索：宏观物体的运动特征：宏观物体的运动特征：n n可以精确地测出它们在某一时刻所处可以精确地测出它们在某一时刻所处的的 位置及运行的速度；位置及运行的速度；n n可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道 核外电子核外电子质量小质量小(只有只有9.11109.1110-31-31 kg)kg
32、)，运动空运动空间小间小（相对于宏观物体而言）（相对于宏观物体而言），运动速率大运动速率大(近近光速光速)。核外电子运动的特征核外电子运动的特征无确定的轨道无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少其在核外空间某处出现的机会的多少(概率概率)。测不准原理测不准原理(海森堡海森堡)电子云电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。电子在原子核外出现的概率分布图。1s1s电子在原子核外出现的概率分布图电子在原子核外出现的概率分布图 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述
33、【阅读】【阅读】P9电子云只是形象地表电子云只是形象地表示示电子出现在各点的概电子出现在各点的概率凹凸率凹凸,而事实上并不存而事实上并不存在。在。小黑点不表示电小黑点不表示电子，只表示电子在子，只表示电子在这里出现过一次。这里出现过一次。小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示电子在核外空间内电子在核外空间内出现的机会的多少。出现的机会的多少。电子轮廓图的制作常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%的空间的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道。P10最终一段最终一段电子云轮廓图电子云轮廓图原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道是能级的原子轨
34、道是球形对称球形对称的的.电子云形态电子云形态s电子云呈球形，在半径相同的球面电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；上，电子出现的机会相同；p电子云呈哑铃形电子云呈哑铃形(或纺锤形或纺锤形)；d电子云是花瓣形；电子云是花瓣形；f电子云更为困难。电子云更为困难。原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图*S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的*能层序数能层序数n n越大越大,原子轨道半径越大原子轨道半径越大*P*P能级的原子轨道是哑能级的原子轨道是哑铃形的铃形的,每个每个P P能级有能级有3 3个个原子轨道原子轨道,它们相互垂直它们相互垂直,分别以
35、分别以P Px x,P,Py y,P,PZ Z表示表示。P P能级的原子轨道图能级的原子轨道图原子轨道图原子轨道图S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图P能级的原子轨道图d能级的原子轨道图思索：回忆思索：回忆 s p d f s p d f 能级分别最多容纳电子个数能级分别最多容纳电子个数？P5其次段最终一句话其次段最终一句话视察下图，这些图称为原子的视察下图，这些图称为原子的电子排布图。电子排布图。1.1.每个原子轨道最多只能容纳几个电子？每个原子轨道最多只能容纳几个电子？2.2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？当电子排在同一个能级内时，有什么规律？科学探究科学探究 1 1个原子轨道里
36、最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2 2个电子，且自旋个电子，且自旋方向相反方向相反(顺时针、逆时针顺时针、逆时针)。-泡利原理泡利原理 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。占据一个轨道，而且自旋方向相同。-洪特规则洪特规则 泡利泡利(Pauli),(Pauli),奥地利科学家奥地利科学家,对对于量子力学的形成以及原子结构理于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重大的贡献，获得论的发展有重大的贡献，获得19451945年诺贝尔物理奖。他对科学理论有年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深刻的洞察力，语锋犀利
37、，被着很深刻的洞察力，语锋犀利，被称为称为“理论物理学的心脏理论物理学的心脏”。泡利原理泡利原理 一个原子轨道中最多只能容一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必需相反，此时体系最稳旋方向必需相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。定，原子的总能量最低。泡利不相容原理泡利不相容原理电子排布式电子排布式1s 2s电子排布图电子排布图 用一个用一个表示一个原子轨道，表示一个原子轨道，在在中用中用“”或或“”表示该轨表示该轨道上排入的电子。道上排入的电子。Li:1s22s1洪特规则洪特规则 对于基态原子，电子在能量相同对于基态原子，电子在能量相同的轨道
38、上排布时，将尽可能分占不同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。的轨道并且自旋方向相同。C：1s22s22p21.每个原子轨道上最多能容纳每个原子轨道上最多能容纳_个电子，个电子，且自旋方向且自旋方向_科学探讨科学探讨2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是总是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特规则洪特规则2不同不同泡利原理泡利原理首先单独占一个轨道首先单独占一个轨道相同相同NOC练习练习1：创新设计创新设计例例5，训练，训练5练习练习2：写出写出24Cr29Cu电子排布式电
39、子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：洪特规则特例：洪特规则特例：洪特规则特例：相对稳定的状态相对稳定的状态全充溢（全充溢（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充溢（半充溢（p3，d5，f7）泡利原理泡利原理：洪特规则洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一个轨道（即分占时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。不同的轨道），而且自旋状态相同。一个原子轨道最多容纳一个原子轨道最多容纳2 2个电子，个电子，而且自旋
40、方向相反。而且自旋方向相反。洪特规则特例：全空、半充溢、全充溢时相对稳定铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整个原子处整个原子处于能量最低状态于能量最低状态”，而不是说电子填充到，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使则都使“整个原子处于能量最低状态整个原子处于能量最低状态”。留意：留意：小结：核外电子排布规则小结：核外电子排布规则1.1.能量最低原理能量最低原理 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 3.3.
41、洪特规则洪特规则 其中最能精确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（其中最能精确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）ABCDC当碳原子的核外电子排布由当碳原子的核外电子排布由转变为转变为时时，下列说法正确的是下列说法正确的是 （）A.A.碳原子由基态变为激发态碳原子由基态变为激发态 B.B.碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态C.C.碳原子要从外界环境中吸取能量碳原子要从外界环境中吸取能量D.D.碳原子要向外界环境释放能量碳原子要向外界环境释放能量A C1s2s2p3s3p3d5 5下列有关原子轨道的叙述中不正确的（下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）A.A.氢原子的氢原子的3s3s轨
42、道能量较轨道能量较3p3p能级低能级低 B.B.锂原子的锂原子的2s2s与与5s 5s 轨道皆为球形分布轨道皆为球形分布 C.p C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，增加，p p能级原子轨道也在增多能级原子轨道也在增多 D.D.能层能层n n4 4的原子轨道最多可容纳的原子轨道最多可容纳1616个电子个电子课堂练习课堂练习CD6 6基态碳原子的最外能层的各能级中，基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（电子排布的方式正确的是（）A B C DA B C DC课堂练习课堂练习7 7、以下是表示铁原子的、以下是表示铁原子的3 3种
43、不同化学用语。种不同化学用语。结构示意图结构示意图电子排布式电子排布式电子排布图（轨道电子排布图（轨道表示式）表示式）铁铁原原子子1s22s22p63s23p63d64s2 请你通过比较、归纳，分别说出请你通过比较、归纳，分别说出3 3种不同化学用语所能种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。反映的粒子结构信息。结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数 及各能层上的电子数。及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。上的电子数。电子排布图：
44、能反映各轨道的能量的凹凸及各轨道上的电子电子排布图：能反映各轨道的能量的凹凸及各轨道上的电子 分布状况，自旋方向。分布状况，自旋方向。小结：小结：一、原子核一、原子核外电子排布外电子排布遵循的原理遵循的原理和规则和规则二、原子核二、原子核外电子排布外电子排布的表示式的表示式能量最低原则能量最低原则泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则电子排布式电子排布式电子排布图电子排布图确定原子序数确定原子序数方法导引方法导引 解答基态原子电子排布问题的一般思路：解答基态原子电子排布问题的一般思路：能量最低原则能量最低原则能级排布能级排布电子排布电子排布泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则小结
45、：小结：巩固练习巩固练习1 1、某元素原子序数为、某元素原子序数为2424，试问：，试问：(1)(1)该元素电子排布式：该元素电子排布式：1s1s2 2 2s 2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d5 5 4s4s1 1(2)(2)它有它有 个能层；个能层；个能级；占有个能级；占有 个原子轨道。个原子轨道。(3)(3)此元素有此元素有 个未成对电子；它的价电子个未成对电子；它的价电子数是数是 。6 64 47 715156 6巩固练习巩固练习核电荷数元素符号电子排布式周期表中位置Be1s22s22p63s23p129Ge2 2、填表：、填表：41s1s2 22s2s2 2第第2 2周期第周期第AA族族13第第3 3周期第周期第AA族族Al221s22s22p63s23p63d24s2TiCu第第4 4周期第周期第BB族族1s22s22p63s23p63d104s1第第4 4周期第周期第BB族族321s22s22p63s23p63d104s24p2第第4 4周期第周期第AA族族