1、专题2 原子结构与元素的性质专题2 原子结构与元素的性质第一单元 原子核外电子的运动课程标准导航1.了解原子核外电子的运动状态。2.了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道原子核外电子的能级分布。3.能用电子排布式表示136号元素原子的核外电子排布。4.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。新知初探自学导引自主学习一、人类对原子结构的认识1.原子是由_和_构成的，其中_带正电，它又是由带正电的_和不带电的_构成的，_带负电。整个原子是_。原子核核外电子原子核质子中子核外电子电中性2.原子中：质子数_原子序数质量数_ 3.1911年，英国物理学家卢瑟福根据粒子的散射实验，提出了原
2、子结构的有核模型。卢瑟福认为原子的质量主要集中在_上，电子在原子核外空间做高速运动。核电荷数核外电子数质子数中子数原子核4.1913年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子结构模型：(1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道；电子在运动时，不会有能量变化。(2)轨道的能量各不相同，原子轨道的能量变化是不连续的。(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。5.原子核外电子运动不遵循宏观物体的运动规律，科学家用统计方法来描述核外电子的运动状态。用小黑点的疏密代表电子在核外空间区域出现的机会，所得图形称为电子云图。离核近的区域电子出现的机会大，离核远的区域，电子出现的机会少。6.
3、原子处于能量最低状态时，称为基态。想一想1.电子云图上的小黑点代表一个电子吗？提示：不是，小黑点仅代表电子出现的机率，并不是存在一个真实的电子。二、原子核外电子的运动特征1.原子轨道（能级）的类型有：s、p、d、f等。s轨道呈球形，有1个轨道，可容纳2个电子；p轨道呈纺锤形，在空间有3个伸展方面，包括px、py、pz轨道，它们之间是互相垂直的,可容纳6个电子。d轨道有5个轨道，可容纳10个电子；f轨道有7个轨道，可容纳14个电子。2.原子轨道用表示_和_s、p、d、f结合起来共同表示，如1s、2s、2p、3d等。3.第n电子层中含有的原子轨道类型有n种，原子轨道数目为n2个，可容纳的电子数为2
4、n2。如第3层中，含有3s、3p、3d三种类型的轨道，原子轨道数目为9个，一共可容纳的电子数为18个。电子层(能层）的n表示原子轨道形状的符号4.原子轨道能量高低：（1）相同电子层的原子轨道中：ns_np_nd_nf。（2）形状相同的原子轨道：2p_3p_4p。（3）电子层数和原子轨道形状均相同：2px_2py_2pz。2p。要点归纳2.各电子层包含的原子轨道数目的表示方法及最多容纳的电子数 3.原子轨道4.原子核外电子排布的轨道能量顺序(如下)：按箭头指向，能级的能量越来越大。即时应用解析：选D。电子离核越近，能量越低，A项正确；原子轨道种类数与电子层序数相等，当电子层序数为3时，只有3s、
5、3p、3d三种原子轨道，所以3f不存在，B项正确；C项正确；p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，故与电子层序数无关，D项错误。要点二核外电子排布的表示方法探究导引1 从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布，它们是否符合构造原理？若不符合，请做出合理解释。提示：从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子排布分别为Cu：3d104s1，Ag：4d105s1，Au：5d106s1。根据构造原理Cu、Ag、Au的外围电子排布为：(n1)d9ns2。所以它们电子层排布不符合构造原理。合理解释：以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的两倍！而量子力学的理论指出，在等价轨道上
6、(同一能级)的电子排布在全充满、半充满和全空状态的具有较低的能量和较大的稳定性。相对稳定的状态探究导引2 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式写成Ne3s1，方括号中符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？提示：电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。O、Si、Fe的简化电子排布式为O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2。在化学反应中，原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去“原子实
7、”仅写出原子的外围电子排布式(对主族元素的原子，外围电子又称价电子)。如O：2s22p4Si：3s23p2 Fe：3d64s2。要点归纳1.原子核外电子排布遵循的原则(1)能量最低原理：原子核外电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，填满后再依次填充能量较高的其他原子轨道。也就是先填1s，填满后填2s，然后填2p，按照“要点一”的“要点归纳”中“4.原子核外电子排布的轨道能量顺序”依次排布。(2)泡利不相容原理：一个原子中不可能有两个运动状态四方面完全相同的电子。运动状态四方面是指轨道所处电子层、轨道类型、轨道伸展方向和电子自旋状态。(3)洪特规则：当电子排布在能量相同的各个轨道时，总是优先单独占
8、据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特(Hund)规则。比如，p3的轨道式为或而不是(4)洪特规则的特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。前36号元素中，全空状态的有4Be：2s22p0、12Mg：3s23p0、20Ca：4s23d0；半充满状态的有：7N：2s22p3、15P：3s23p3、24Cr：3d54s1、25Mn：3d54s2、33As：4s24p3；全充满状态的有 10Ne：2s22p6、18Ar：3s23p6、29Cu：3d104s1、30Zn：3d10
9、4s2、36Kr：4s24p6。2.基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如、K：1s22s22p63s23p64s1。为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：Ar4s1。(2)电子排布图(轨道表示式)每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如基态硫原子的轨道表示式为即时应用2.下列电子排布式或轨道表示式正确的是()AC原子的轨道表示式：BCa原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C氮原子的轨道表示式：DBr的电子
10、排布式Ar3d104s24p6解析：选D。A项违反了洪特规则,2p轨道上两个电子应分占不同的轨道且自旋方向相同,正确的轨道表示式应为；B项违反了能量最低原理，应先填充4s轨道，再填充3d轨道，正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2或Ar4s2；C项违反了泡利不相容原理，1s和2s轨道上电子自旋方向应相反，正确的轨道表示式应为。题型探究技法归纳题型1原子核外电子的运动特征例例11若原子的电子层数(能层)为n，则下列推论不正确的是()A每个电子层中具有的能级数为nB每个电子层中具有的原子轨道数为n2C每个电子层中最多具有的电子数为2n2D同一原子轨道上的电子能量一定相同，不同原子
11、轨道上的电子能量一定不同【思路点拨】原子核外电子排布遵循一定的规律，其中能层，原子轨道等概念需要深入理解。【解析】同一原子里有不同轨道，如s和p中的电子能量肯定不同。不同原子的轨道，只要对应的电子层数和轨道相同，则能量相同，D项错。【答案】D【规律方法】能层数能级数，如第2层中含有两个能级，即2s，2p。原子轨道数能层数的平方，如第2层中含有4个原子轨道，即2s，2px，2py，2pz。每个轨道可以填充2个电子，则每层中所能容纳的最大电子数目为2n2，如第2层，最多能排8个电子。题型2轨道式的书写规则例例22已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式(即电子排布
12、图)，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()【思路点拨】解答本题时要综合考虑原子核外电子排布的三条规律，并要仔细观察，发现选项中的错误之处。【解析】Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，原子轨道的能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d，其中3d轨道上排布了5个电子，为半充满状态，各电子分占不同的轨道，且自旋状态相同。A中有两个错误，轨道能量顺序不对，3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则；B中有两处错误，s轨道上两个电子的自旋状态应相反，轨道能量顺序也不对；C中3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则。【答案】D【规律方法】原子核外电子在轨道中排布时，需要遵循三个原则：一是能量最低原理，即电子先排在能量最低的轨道中；二是泡利不相容原理，即一个轨道中只能排两个自旋相反的电子；三是洪特规则，即在排能量相同的轨道时，电子优先独占一个轨道，且自旋方向相同。
