能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜講解學習

能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜說明：①光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。②在日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火……都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。3．光譜與光譜分析(1)光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收(基態(tài)→激發(fā)態(tài))或釋放(激發(fā)態(tài)→基態(tài))不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。(2)光譜分析：在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。1．電子云(1)概念：現(xiàn)代量子力學指出，不可能像描述宏觀運動物體那樣，確定一定狀態(tài)(如1s,2s,2p……)的核外電子在某個時刻處于原子核外空間何處，而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率，由此得到的概率分布圖看起來像一片云霧，被形象地稱為電子云。(2)電子云輪廓圖的制作：為了描繪電子云的形狀，人們通常按如圖所示的方式制作電子云的輪廓圖。說明：①電子云表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的幾率，不代表電子的運動軌跡。②一個小黑點不代表一個電子，只是代表電子在此處出現(xiàn)過。③電子云圖中的小黑點的疏密表示電子出現(xiàn)幾率的大小。密：幾率大；疏：幾率小。2．原子軌道(1)定義：常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。(2)原子軌道的類型和形狀①類型：原子軌道可以分為s、p、d、f等類型。②形狀：a．s軌道為球形對稱，故只有一個伸展方向，所以s軌道只有一個，呈球形；b．p軌道在空間有x、y、z3個伸展方向，所以p軌道有px、py、pz三個軌道，呈紡錘形；c．d軌道有5個伸展方向(5個軌道)；d．f軌道有7個伸展方向(7個軌道)。說明：①p能級的3個原子軌道互相垂直，在同一能層中px、py、pz的能量相同。②不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，只是半徑不同，能層序數(shù)n越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如，1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。(2)洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同。(3)原子軌道表示式每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如第二周期元素基態(tài)原子的電子排布如圖所示。1.核外電子排布遵循的規(guī)律(1)能量最低原理。(2)泡利原理。(3)洪特規(guī)則。2．電子排布式的書寫(1)簡單原子的核外電子排布式按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的軌道中。例如，7N：1s22s22p3,17Cl：1s22s22p63s23p5。(2)復雜原子的核外電子排布式先按能量從低到高排列，然后再把同一層的電子排到一起，如26Fe，先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后，將同一層的電子移到一起，即1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子的核外電子排布式有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差，因為能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)或全空(如p0和d0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。例如，24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均為半充滿狀態(tài))；29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10為全充滿狀態(tài)，4s1為半充滿狀態(tài))。說明：運用上述規(guī)律書寫核外電子排布式時，還應注意：①各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2(n表示電子層數(shù))。②最外層電子數(shù)不超過8(K層是最外層時最多不超過2)；次外層電子數(shù)不超過18；倒數(shù)第三層不超過32。③核外電子總是先排布在能量最低的電子層，然后由里向外從能量低的電子層逐步向能量高的電子層排布(即排滿K層再排L層，排滿L層再排M層等)。④以上規(guī)律是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解。1～20號元素形成的微粒有哪些特點？1．與稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子①與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：H－、Li＋、Be2＋。②與Ne原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。③與Ar原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。2．核外電子總數(shù)為10的粒子①陽離子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O＋。②陰離子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－。③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。3．核外電子總數(shù)為18的粒子①陽離子：K＋、Ca2＋。②陰離子：P3－、S2－、HS－、Cl－。③分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。4．核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的粒子有①Na＋、NH4＋、H3O＋；②F－、OH－、NH2－；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2等。5．元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性①最外層電子數(shù)為1的原子有H、Li、Na、K。②最外層電子數(shù)為2的原子有He、Be、Mg、Ca。③最外層電子數(shù)跟次外層電子數(shù)相等的原子有Be、Ar。④最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的原子是C。⑤最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的原子是O。⑥最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的原子是Ne。⑦次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、Si。⑧內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、P。⑨電子