第1讲核外电子排布与元素周期表课件.ppt

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1、第1讲 核外电子排布与元素周期表,考试目标,（1）了解原子核外电子排布（2）了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布，了解原子核外电子的运动状态。(选考内容)（3）了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。（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。(选考内容),一、原子核外电子的运动状态,1、基态和激发态处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。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

2、仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。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。,2、电子云和原子轨道：,量子力学中：电子质量非常小，运动速度非常快，不可能同时准确测定电子运动的速度和空间位置，没有确定运动轨道，只能采用统计的方法，作出几率性的判断。电子云是用小黑点的疏密表示在一定时间间隔内电子在原子核外电子出现概率的统计。,其规律是：在离核近的地方小黑点密度大，表示电子在此出现的机会多；离核远的地方小黑点密度小，表示电子出现的机会少。注意：氢原子电子云示意图中的小黑点只是表示氢原子核外的一个电子曾经在这里出现过，而绝不是

3、无数个电子在核外的运动状态。,常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道是用来描写原子核外电子在空间运动状态的图象。,S轨道是球形的； P轨道是纺锤形的有3个轨道，它们互相垂直分别以Px、Py、Pz为符号。能层序数越大，原子轨道的半径就越大。,二、核外电子的分层排布,1、能层和能级在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子能量也可能不同，还可以分成不同的能级。,(1)任一能层，能级数=能层序数(2)s、p、d、f的轨道数依次是1、3、5、7(3)s、p、d、f可容纳的电子数依次是其轨道数1、3、5、7的两倍(4)各电子层最多容纳的电子数

4、为2n 2个。(5)最外层最多容纳8个电子；次外层最多容纳18个（若此外层为1或2，最多只能有2或8个电子）；倒数第三层最多只有32个电子（若该层n=1，2，3，最多只能有2，8，18个电子）,2、基态原子的电子排布的三个原理（1）能量最低原理：基态原子的核外电子排布遵循构造原理，电子总是优先排布在能量最低的原子轨道里，然后再依次进入能量逐渐升高的原子轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。,构造原理：,三层以上的电子层中出现能级交错现象，对核外电子排布的影响很大,5- 基态原子中电子的分布,基态原子中电子的分布,(2)2s,(4)3s,(1)1s,(6)4s,(9)5s,(16) 7s,(3

5、)2p,(12) 6s,(5)3p,(8)4p,(11) 5p,(15) 6p,(19) 7p,(7)3d,(10) 4d,(14) 5d,(18) 6d,(13) 4f,(17) 5f,应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最低原理、洪德规则，可以写出元素原子的核外电子分布式。,如 19K 1s22s22p63s23p64s1,26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2,核外电子填入轨道的顺序,规律：,能量顺序按照1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4 5d 6p 7s能量由低到高即按照ns (n-2)f (n-1)d np顺序排列

6、能量高低1s2s3s 2p3p4p nsnpndnf,17Cl的电子排布是1s22s22p63s23p5；若写为1s12s22p63s23p6则违背了能量最低原理,（2）泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只容纳两个电子，且自旋方向相反。,实例：氮原子的轨道表示式是：,1s 2s 2p,不能写成:,1s 2s 2p,或,（3）洪特规则：,当电子排布在同一能级的不同轨道时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同（或平行）。实例：氮原子的轨道表示式不能写成：,1s 2s 2p,或,19种元素原子的外层电子分布有例外,基态原子电子分布,其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充

7、满,24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满,同样有：46Pd、 47Ag、 79Au,同样有：42Mo、 64Gd、 96Cm,当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、 d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时, 原子结构较稳定。,例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、 58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np。,洪特规则的特例：,对于同一个能级当电子排布为全充满、半充满或全空时是比较稳定的 全充满：p6,d10,f14相对稳定的状态 半充满：p3,d5,f7 全空：p0,d0,f0实例：铬 24Cr A

8、r3d54s1 铜 29Cu Ar3d104s1,3、核外电子排布的表示方法：,（1）原子（离子）结构示意图 实例：Cl原子 Cl-离子,（2）电子排布式：,在能级符号的右上方用数字表示该能级上排布的电子数的式子。 实例： 氯：1s22s22p63s23p5 钪：1s22s22p63s23p63d14s2（注：ns2 表示该原子核外的n能层数 的s能级有两个电子）,为避免电子结构过长，通常把内层已达到稀有气体的电子层写成“原子芯”（原子实），并以稀有气体符号加方括号表示 实例： 氯： Ne3s23p5 钪： Ar 3d14s2,价电子排布式：只标出基态原子的外围电子排布 实例： 氯：3s23p

9、5 注意区别电子式和电子排布式 实例：11Na 的电子式为 Na 电子排布式为1s22s22p63s1,轨道表示法:它用一个圆圈或一个小方格表示一个原子轨道，在它们的下面或上面注明该轨道的能级，用向上或向下的箭头表示电子的自旋状态。轨道表示式：用方框表示原子轨道，框内的箭头表示电子的式子 实例：6C，排布为,1s 2s 2p,轨道表示法,三、原子结构与元素周期表,1、 鲍林近似能级图与周期表的关系：,能级组,周期,元素种数,7 326 325 184 183 82 81 2,5-3-2多电子原子轨道的能级,多电子原子轨道的能级,6s5s4s3s2s1s,6p5p4p3p2p,5d4d3d,4f

10、,PONMLK,1s,2p2s,3p3s,4p3d4s,5p4d5s,6p5d4f6s,1. 能级KLMNOP,3. 同一原子，不同电子亚层有能级交错现象：如E5s E4d E5p,2. 同一电子层：Ens Enp End Enf,近似能级图,近似能级图：,按原子轨道能量高低顺序排列的图。 能级组：能量相近的能级划为一组能级组内各轨道能量相近，不同能级组之间能量差别较大。能级组的划分是造成元素周期表中元素划分为周期的本质原因,2、元素周期结构,（1）排列原则 、按原子序数递增的顺序从左到右排列；、将电子层数相同的元素排成一个横行； 、把最外层电子数相同的元素（个别除外）排成一个纵行。,（2）周

11、期表结构,周期（7个横行） 、短周期（一、二、三周期） 、长周期（四、五、六、七周期） 【不完全周期（第七周期）】？,族（18个纵行）,、主族（AA共7个） 、副族（BB共7个） 、族（8、9、10纵行）、零族（稀有气体）,三长三短一不全（其实是三短四长）,七主七副零八（三）,5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系,（3）元素周期表的分区,S,d,ds,p,f,最后一个电子一般填入次外层d亚层,区,最后一个电子一般填入次外层d亚层,最后一个电子填入s亚层,5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系,（3）元素周期表的分区,S,d,ds,p,f,区,最后一个电子填入外层p亚层,最后一个电子一般填

12、入外数第三层 f 亚层,5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系,（3）元素周期表的分区,区,根据最后一个电子填入的亚层确定,5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系,（4）元素周期表的分族,族,根据区和最外层、次外层电子数确定,5-3-元素周期表,（5） 元素周期表位置,例 20Ca,写出电子排布式 1s22s22p63s23p64s2,Ca 为第四周期、A族元素,例 24Cr,写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1,Cr 为第四周期、 B族元素,例 47Ag,写出电子排布式 Kr4d105s1,Ag 为第五周期、 IB族元素,例 已知某副族元素A原子，最后一个电子 填入

13、3d 轨道 ，族号3。,电子排布式 1s22s22p63s23p63d24s1,四、周期表中部分规律总结,（1）最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族（He）元素；原子最外层电子数为8的元素是稀有气体元素（He例外）。,（2）同周期第A与A族元素的原子序数：第13周期（短周期）元素原子序数相差1；第4、5周期相差11；第6、7周期相差25。,（3）同主族相邻元素的原子序数：第A、A族，上一周期元素的原子序数+该周期元素的数目=下一同期元素的原子序数； 第AA族，上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目=下一周期元素的原子序数。

14、,（4）由序数确定位置的方法：2He ，10Ne,18Ar ,36Kr, 54Xe,86Rn纵列数=原子序数比其小而相近的稀有气体元素的原子序数。 （5）除第族元素以外，原子序数为奇（或偶）数的元素，元素所在族的序数及主要化合价也为奇（或偶）数。,（6）若主族元素族序数为m、周期数为n,则当m/n1时，为非金属元素，m/n值越大，元素的非金属性越强,（7）周期表中特殊位置的元素,族序数等于周期数的元素：H、Be、Al；族序数等于周期数2倍的元素：C、S；3倍的元素：O；周期数是族序数2倍的元素：Li； 3倍的元素：Na最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si；3倍的短周期元素：S；除H外，原子半径最小的元素：F；短周期中其离子半径最大的元素：S；最高正化合价不等于族序数的元素：O、F。,