能层与能级,构造原理.ppt

化学 选修三,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,分子晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,第一章 原子结构与性质第一节 原子结构：(第1课时)能层与能级 构造原理 学习目标：1、了解原子核外电子的运动状态。2、了解原子结构的构造原理。3、知道原子核外电子的能级分布，掌握基态原子核外电子排布规律，能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布。重点：1、能准确把握能级分布与能量的关系。2、能用符号表示原子核外的不同能级。难点：1、将构造原理迁移应用到核外电子排布式。,一、开天辟地原子的诞生,1、现代大爆炸宇宙学理论,2、氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。,3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。,第一节 原子结构,现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。,【回忆】原子的结构,核电荷数=核内质子数=核外电子数,质量数=质子数+中子数,按原子核外电子能量的差异，可以将核外电子分为不同的能层即电子层。由内而外可以分为：,二、能层与能级,1、能层：,例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。,（1）先排能量低的电子层，再排能量高的 电 子层，由里往外。（2）每一层最多容纳电子数：2n2个。（如：一：2.二：8.三：18.四：32.五：50.）（3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。（4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。,【回忆】核外电子的排布规律:,在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级。（就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。）各能层上的能级是不一样的。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：一 二 三 四 五,2、能级:（或电子亚层）,能级数=能层序数,K层：只有s能级,L层：有两个能级，分别为s能级 和 p能级,M层：有三个能级,分别为s、p能级和d能级,N层：,有四个能级,分别为s、p、d能级和f能级,能级数=能层序数。,每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf(n代表能层),任一能层的能级总从s能级开始，能级数=能层序数。如：第一能层只有1个能级（1s），第二能层有2个能级（2s、2p），第三能层有3个能级（3s、3p、3d），第四能层有4个能级（4s、4p、4d、4f），,以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次 为2、6、10、14（即1、3、5、7的二倍）。,各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层),第1层 最多排：,（K层）,2个,第2层 最多排：,8个,（L层）,第3层 最多排：,18个,（M层）,第4层 最多排：,32个,（N层）,1、以下能级符号正确的是（）A、6s B、2d C、3f D、7p,2、若n=3，以下能级符号错误的是（）An p Bn f Cn d Dn s,AD,B,3、下列各电子能层中，不包含 d 能级的是（）A、N能层 B、M能层 C、L能层 D、K能层,CD,随着原子_的递增，绝大多数元素的原子核外电子将遵循以下顺序填充到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、4s、_、4p、5s、_、5p、6s、_、_、_、7s 这个排列顺序被称为构造原理。,序数,3d,4d,4f,5d,6p,三、构造原理与电子排布式,核外电子排布的构造原理图,存在着能级交错,1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-,核外电子排布的构造原理图,随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，填满一个能量低的能级后再填一个能量高的新能级，这个排布顺序被称为构造原理。,注:至少牢记以下几个能级能量高低顺序：,高,1、构造原理,1s2s 2p 3s 3p 4s 3d,【构造原理】,多电子基态原子的电子按能级交错的形式排布,电子排布顺序,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p,元素原子的电子排布：钾 K：1s22s22p63s23p64s1,元素原子的电子排布：钾 K：1s22s22p63s23p63d1,2.电子排布式：,Na：1s22s22p63s1,能层序数,该能级上排布的电子数,能级符号,K,L,M,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,K,L,M,N,先按构造原理充入电子。再按能层次序书写，,用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。,【例1】原子序数为21的钪SC的电子排布式。先按照构造原理充入电子：1s22s22p63s23p64s23d1再按能层次序书写：1s22s22p63s23p63d14s2 最后两个能级表示为3d14s2,而不能写成4s23d1,【电子排布式书写方法】：先按构造原理充入电子，再按能层次序书写。,【例2】写出Zn的电子排布式 Zn为30号元素，共30个电子。,先按照构造原理充入电子：1s22s22p63s23p64s23d10再按能层次序书写：1s22s22p63s23p63d104s2,根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。即电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s.,（1-36号）元素原子的电子排布式：（见课本）,【简化电子排布式】,Ne3s1,表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同,稀有气体元素符号+外围电子,该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构,Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,Ar,简化,Zn：Ar 3d10 4s2,简化电子排布式：,Zn：Ar 3d10 4s2,例：写出Zn的简化电子排布式。,试写出8号、14号、26号元素的简化排布式？,氧：1s22s22p4,硅：1s22s22p63s23p2,铁：1s22s22p63s23p63d64s2,【电子排布式】：,【简化电子排布式】：,氧：He2s22p4,硅：Ne3s23p2,铁：Ar3d64s2,按原子核外电子能量的差异，可以将核外电子分为不同的能层即电子层。由内而外可以分为：,1、能层：,例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。,【小结】,在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级。（就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。）各能层上的能级是不一样的。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：,2、能级:,每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf(n代表能层),任一能层的能级总从s能级开始，能级数=能层序数。如：第一能层只有1个能级（1s），第二能层有2个能级（2s、2p），第三能层有3个能级（3s、3p、3d），第四能层有4个能级（4s、4p、4d、4f），,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的二倍。,随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，填满一个能量低的能级后再填一个能量高的新能级，这个排布顺序被称为构造原理。,注:至少牢记以下几个能级能量高低顺序：,高,3、构造原理,1s2s 2p 3s 3p 4s 3d,4.电子排布式：,Na：1s22s22p63s1,能层序数,该能级上排布的电子数,能级符号,K,L,M,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,K,L,M,N,先按构造原理充入电子。再按能层次序书写，,用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。,【简化电子排布式】,Ne3s1,表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同,稀有气体元素符号+外围电子,该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构,【作业】,1、阅读课本4-7页。2、阅读并填空学习指导1-3页。3、学习指导3页：当堂双基达标。4、学习指导63页：课时作业、,要求：会书写【1-36号元素电子排布式】氢：1s1 氦：1s2 锂：1s22s1 铍：1s22s2 硼：1s22s22p1 碳：1s22s22p2 氮：1s22s22p3 氧：1s22s22p4 氟：1s22s22p5 氖：1s22s22p6 钠：1s22s22p63s1 镁：1s22s22p63s2 铝：1s22s22p63s23p1 硅：1s22s22p63s23p2 磷：1s22s22p63s23p3 硫：1s22s22p63s23p4 氯：1s22s22p63s23p5 氩：1s22s22p63s23p6,钾：1s22s22p63s23p64s1 钙：1s22s22p63s23p64s2 钪：1s22s22p63s23p63d14s2 钛：1s22s22p63s23p63d24s2 矾：1s22s22p63s23p63d34s2 铬：1s22s22p63s23p63d54s1 锰：1s22s22p63s23p63d54s2 铁：1s22s22p63s23p63d64s2 钴：1s22s22p63s23p63d74s2 镍：1s22s22p63s23p63d84s2 铜：1s22s22p63s23p63d104s1 锌：1s22s22p63s23p63d104s2 镓：1s22s22p63s23p63d104s24p1 锗：1s22s22p63s23p63d104s24p2 砷：1s22s22p63s23p63d104s24p3 硒：1s22s22p63s23p63d104s24p4 溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5 氪：1s22s22p63s23p63d104s24p6,【练习】写出（1-36号）元素原子的电子排布式：,见投影,元素原子的电子排布：（1-36号）氢 H 1s1.钠 Na 1s22s22p63s1.钾 K 1s22s22p63s23p64s1【Ar】4s1.有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：铬 24Cr Ar3d54s1铜 29Cu Ar3d104s1,写出下列元素原子的电子排布式：,C、O、Si、P,21Sc、25Mn、27Co、36Kr,1、下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的有（）ASc3+BMg2+CCl-DBr-,B,AC,3、构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（）AE(4s)E(3s)E(2s)E(1s)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(5s)E(4f)E(4s)E(3d)DE(5s)E(4s)E(4f)E(3d),AB,4、某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是_,第3周期，第VIA族,K L M N O P Q,电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动，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，可以将核外电子分成不同的能层。同一能层的电子，能量也可不同，可以把它们分成能级。,1S 2S 2P 3S3P3d 4S4P4d4f 5S5P,2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6,注:在每一能层中,能级符号的顺序是ns np nd nf.(n代表能层），每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个，任一能层的能级数等于该能层的序数。,复习回忆,复习回忆,1、原子核外的电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数间有什么关系？2、不同的能层分别有多少个能级？与能层的序数间有什么关系？3、英文字母相同的不同能级中所容纳的电子数是否相同？各级上所能容纳的电子数分别是多少？,2n2,能层序数=能级个数,相同.如：1s2 2s2 3s2,分别是1、3、5、7的2倍,1、以下能级符号正确的是（）A、6s B、2d C、3f D、7p,2、若n=3，以下能级符号错误的是（）An p Bn f Cn d Dn s,课堂练习,AD,B,3、下列各电子能层中，不包含 d 能级的是（）A、N能层 B、M能层 C、L能层 D、K能层,CD,电子填入轨道次序图,1s2s 2p3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p6s 4f 5d 6p7s 5f 6d 7p,能量相近的能级划为一组,称为能级组,第一能级组第二能级组第三能级组第四能级组第五能级组第六能级组第七能级组,通式：ns(n-2)f、(n-1)d、np,构造原理中排布顺序的实质,-各能级的能量高低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：nsnpndnf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d3)不同层不同能级可由下面的公式得出:ns(n-2)f(n-1)d np(n为能层序数),并不是所有基态原子的核外电子都符合构造原理。,如：,24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1,29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1,思考与交流,从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理？,洪特规则：半充满、全充满更稳定,按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（）A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2p C2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p,C,1、136号元素的原子核外电子排布式,2、136号元素原子简化核外电子排布式,例1、将下列能级按能量由高到低的顺序排列：1S、3P、2P、5d、4S、5f。,题型一、构造原理、能级的能量高低比较,练习：构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E表示某能级的能量，以下各式中正确的是（）AE(4s)E(3s)E(2s)E(1s)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(5s)E(4f)E(4s)E(3d)DE(5s)E(4s)E(4f)E(3d),AB,请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能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、能级和各能级上的电子数。轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。,题型二、核外电子排布：电子排布式、轨道表示式,1、下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）A.氢原子的2s轨道能量较3p能级低 B.锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布 C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多 D.能层n4的原子轨道最多可容纳16个电子,课堂练习,CD,2、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（）A B C D,C,课堂练习,例2：已知下列元素原子的外围电子构型为：3S2、4S2、4S24P1、3S23P3、3d54S2。它们分别属于第几周期？第几族？最高化合价是多少？,题型三、外围电子构型,