2025屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第30講 原子結(jié)構(gòu) 核外電子排布規(guī)律 課件

第四章

金屬及其化合物第30講

原子結(jié)構(gòu)

核外電子排布考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素1.原子的構(gòu)成(1)構(gòu)成原子的微粒及作用決定

的種類元素原子化學(xué)原子(ZX)A原子核質(zhì)子(Z個)→決定

的種類

中子

→在質(zhì)子數(shù)確定后決定

種類(A－Z)個核外電子(Z個)→主族元素最外層電子數(shù)決定元素的

性質(zhì)

→(同位素)強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：①普通H：沒有中子②中性原子：質(zhì)子數(shù)(Z)＝核電荷數(shù)＝

=

。③離子的核外電子數(shù)：④質(zhì)量數(shù)(A)＝

(Z)＋

(N)≈該原子的近似相對原子質(zhì)量核外電子數(shù)原子序數(shù)ZXn+A:Z-nZXn-A:Z+n質(zhì)子數(shù)中子數(shù)核素考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素1.原子的構(gòu)成(2)微粒的基本關(guān)系式①質(zhì)子數(shù)(Z)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)②質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)③陽離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－陽離子所帶的電荷數(shù)④陰離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋陰離子所帶的電荷數(shù)考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素1.原子的構(gòu)成(3)微粒符號周圍數(shù)字的含義質(zhì)子數(shù)質(zhì)量數(shù)化合價電荷數(shù)原子數(shù)1.某元素的某種離子X2-核外共有a個電子，核內(nèi)有b個中子，表示該X原子的下列符號中正確的是（）C2.已知陰離子R2－的原子核內(nèi)有n個中子，R原子的質(zhì)量數(shù)為m，則ωgR原子完全轉(zhuǎn)化為R2－時，含有電子的物質(zhì)的量是(

)D考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析→(元素由質(zhì)子數(shù)決定)可以是各種狀態(tài)的原子,只要質(zhì)子數(shù)相同例如：1H、D、T、H+等均屬于“氫元素”考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析注意：①元素只論種類,不講個數(shù);原子既講種類又講個數(shù)。②元素組成宏觀物質(zhì)如：水由氧元素和氫元素組成

水分子由O原子和H原子構(gòu)成

一個水分子由1個O原子和2個H原子構(gòu)成元素考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))質(zhì)子中子

2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析氫重氫超重氫HDT

氕

氘

氚考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))質(zhì)子中子

2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析核素用途核燃料用于考古斷代制氫彈示蹤原子O考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))質(zhì)子中子

質(zhì)子數(shù)中子數(shù)2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析大多數(shù)元素都有同位素。(元素只有118種，原子卻多得多)考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素2.元素、核素和同位素(1)元素、核素、同位素的概念辨析同位素的性質(zhì)①同位素的化學(xué)性質(zhì)基本相同，物理性質(zhì)有的相近，有的差異很大。②由同位素形成的“單質(zhì)”混合在一起是純凈物。

如:H2、D2、T2、HD等混合在一起，都是氫氣，屬純凈物。③同位素之間的轉(zhuǎn)化既不是物理變化也不是化學(xué)變化，是核反應(yīng)。④天然存在的同位素，相互間保持一定的原子個數(shù)百分比(豐度)不變。考點(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素同位素同素異形體同分異構(gòu)體同系物對象原子單質(zhì)化合物有機(jī)物辨析同一元素的不同核素同一元素形成的不同單質(zhì)分子式相同，結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)相似，組成上相差n個CH2原子團(tuán)性質(zhì)物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相似物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)可能相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相似3.兩種相對原子質(zhì)量(3)注意事項(xiàng)：①原子的質(zhì)量數(shù)=原子的近似相對原子質(zhì)量②原子才有質(zhì)量數(shù)，元素沒有質(zhì)量數(shù)③元素的相對原子質(zhì)量不僅與其各同位素原子的相對原子質(zhì)量有關(guān)，還與其各同位素原子在自然界中所占的原子百分?jǐn)?shù)(豐度)有關(guān)?？键c(diǎn)一

原子結(jié)構(gòu)、核素、同位素考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理1.核外電子運(yùn)動狀態(tài)(1)核外電子按

不同分成能層,同一能層的電子,還被分成不同

。能量能級

能層(電子層)核外電子按能量不同分成能層，也叫電子層能層的表示方法能層一二三四五六七符號K

L

M

N

OPQ

離核越近的能層，具有的能量越低。

電子優(yōu)先占據(jù)低能量能層能量高低：K<L<M<N<O<P<Q考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理1.核外電子運(yùn)動狀態(tài)(2)核外電子按

不同分成能層,同一能層的電子,還被分成不同

。能量能級能級(又叫電子亞層)

同一能層中，電子的能量還稍有差異，把一個能層分為1個或若干個能級。能級表示形式：用字母s、p、d、f┅┅能級的符號：nsnpndnf…(n：能層序數(shù))考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理能層(n)一二三四能級符號

各能級原子軌道數(shù)

最多容納電子數(shù)

五

(2)不同能層中，能級數(shù)規(guī)律1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5pnd→n≥3；規(guī)律：①任一能層的能級總從s能級開始，按s、p、d、f……排序②能級數(shù)=能層序數(shù)③各能級所在能層的取值ns→n≥1；np→n≥2；nf→n≥4；5d5f5gnd→n≥3；考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理能層(n)一二三四能級符號

各能級原子軌道數(shù)

最多容納電子數(shù)

五

(2)不同能層中，能級數(shù)規(guī)律1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p規(guī)律：④以s、p、d、f…排序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7…的二倍。⑤每個原子軌道最多容納一對自旋相反的電子5d5f5g91131351357135728183250考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理2.核外電子排布規(guī)律(1)能量最低原理：核外電子總是盡先排布在能量較低的電子層，然后再由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層。(2)各電子層最多容納

個電子；(3)最外電子數(shù)不超過

個電子(K層為最外層不超過

個)；(4)次外層電子數(shù)不超過

個電子；(5)倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過

個電子。一低四不超即：最外層

8e-，次外層

18e-，倒第三層32e-2n2232818考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理運(yùn)動狀態(tài)3.電子云與原子軌道(1)電子云：處于一定空間

的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。電子云圖繪制比較困難，常用電子云輪廓圖代替。(2)電子云輪廓圖：將電子出現(xiàn)概率P≧90%的空間圈出來。如氫原子電子云輪廓圖：

小點(diǎn)是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理3.電子云與原子軌道各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道[易錯警示]電子云圖與電子云輪廓圖不是同一個概念，電子云輪廓圖實(shí)際上是電子云圖的大部分區(qū)域，也就是我們通常所說的原子軌道圖。(3)原子軌道:量子力學(xué)把電子在原子核外的一個()稱為一個原子軌道(即電子云的輪廓)?？臻g運(yùn)動狀態(tài)考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理3.電子云與原子軌道(3)原子軌道:量子力學(xué)把電子在原子核外的一個()稱為一個原子軌道(即電子云的輪廓)?？臻g運(yùn)動狀態(tài)常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向s軌道：s原子軌道呈___形對稱,即在空間有_個伸展方向,故s軌道只有_個軌道。不同能層的電子，能量越高，離核越遠(yuǎn)，電子云半徑越大球11考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向P軌道呈_____形，P軌道在空間有__個伸展方向，它們互相垂直，包括___、___、__共___個軌道。啞鈴3px

py

pz3p軌道：（紡錘形）考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向d軌道：花瓣形d軌道在空間有__個伸展方向，即d軌道共__個軌道。f軌道形狀更復(fù)雜，在空間有7個伸展方向，即f軌道共7個軌道。55考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目電子云形狀(3)原子軌道總結(jié)歸納：①不同能層相同能級電子云輪廓圖的形狀和取向相同②能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。如1s<2s<3s<4s③形狀和大小相同，但取向不同的原子軌道，能量相等。1357球形啞鈴形花瓣形3.電子云與原子軌道考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理4.基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜(1)基態(tài)與激發(fā)態(tài)(2)原子光譜不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會

或

不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素,稱為光譜分析。最低能量低能級較高能級吸收釋放特別提醒

電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移)，而原子得失電子時發(fā)生的是化學(xué)變化。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)檩^低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)原子?？键c(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖(電子的躍遷)[微點(diǎn)撥2]

①不同的原子軌道具有不同的能量，軌道能量的變化是不連續(xù)的，即量子化的。②電子躍遷一般發(fā)生在能量相近的能級間,激發(fā)態(tài)原子釋放能量不一定變成基態(tài)原子。吸收光譜發(fā)射光譜

光是電子躍遷釋放能

量的重要形式之一。考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(4)不同原子的電子發(fā)生躍遷時可以吸收或發(fā)射不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子吸收光譜和發(fā)射光譜。各種原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜特征:暗背景,亮線,線狀不連續(xù)特征:亮背景，暗線，線狀不連續(xù)

發(fā)射光譜中的彩色亮線與吸收光譜中的暗線恰好處于完全相同的位置。考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理【深度思考】1.發(fā)射光譜中的彩色亮線與吸收光譜中的暗線恰好處于完全相同的位置,為什么？相同元素的原子，電子在兩個能級之間躍遷往返時，經(jīng)歷了兩個恰好相反的過程，過程中也就必然吸收或放出同樣多的能量，對應(yīng)的光的波長相同。故在吸收光譜和發(fā)射光譜相同位置一定出現(xiàn)線狀譜。

不同元素的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此電子躍遷時發(fā)射或吸收光的頻率也必定不同，故每種元素在光譜中都會形成“特征譜線”?？键c(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(5)原子光譜的用途發(fā)現(xiàn)新元素檢驗(yàn)元素生活中，我們看到的許多可見光，如：焰火、激光、霓虹燈……都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。He氦“太陽元素”考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理5.原子核外電子排布的規(guī)范書寫(1)排布規(guī)律(書寫原則)[微點(diǎn)撥1]洪特規(guī)則特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時,體系較穩(wěn)定,能量最低。最低2相反平行在任何一個原子中找不到兩個完全相同的電子。例如,基態(tài)24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1

29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(2)構(gòu)造原理(填充順序)從氫開始,隨著核電荷數(shù)的遞增,新增電子填入能級的順序稱為

,如圖為構(gòu)造原理示意圖:

構(gòu)造原理能層能級即電子所排的能級順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、

、4p、5s、

、5p、6s、

、

、6p、7s、

、

、7p……。3d4d5d4f5f6d考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(3)能級交錯現(xiàn)象：從第三能層開始部分能級不完全遵循能層順序,內(nèi)層能級能量比外層能級高，稱之為能級交錯現(xiàn)象。各能級的能量高低順序：ns<(n-2)f<(n-1)d<np1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p......構(gòu)造原理如E(4s)<E(3d)、E(5s)<E(4d)

提醒:電子排布雖然存在能級交錯，但表示時需要將相同能層的能級寫在一塊

1s22s22p63s23p63dx4sx4px4dx┅5sx┅5px

……即：按構(gòu)造原理順序填充電子，但書寫時同層能級合并在一起?？键c(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理(4)核外電子排布表示方法(以硫原子為例)表示方法書寫方法及注意問題

原子結(jié)構(gòu)示意圖

(1)每個電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個。(2)最外層不超過8個(若最外層為K層則不超過2個);次外層不超過18個(若次外層為L層則不超過8個);倒數(shù)第三層不超過32個電子排布式1s22s22p63s23p4按電子排入各電子層中各能級的先后順序,用能級符號依次寫出各能級中的電子數(shù),一般情況下,能層低的能級要寫在左邊,同時注意洪特規(guī)則特例考點(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理表示方法書寫方法及注意問題簡化電子排布式[Ne]3s23p4用“[稀有氣體]+價層電子”的形式表示價層電子排布式3s23p4價層電子排布能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)軌道表示式(或電子排布圖)用方框(或圓圈)表示原子軌道,用“↑”或“↓”表示自旋狀態(tài)不同的電子,按排入各電子層中各能級的先后順序和在軌道中的排布情況書寫五種表示方法中，電子排布圖最能反映電子的排布情況問題：①在氧原子中，有

個電子對，有

個單電子。②在氧原子中，有

種空間運(yùn)動狀態(tài)，有

種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子?？键c(diǎn)二

核外電子運(yùn)動狀態(tài)與排布原理特別說明：1.電子排布圖中的相關(guān)概念量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運(yùn)動狀態(tài)稱為一個原子軌道。有幾個原子軌道就有幾個空間運(yùn)動狀態(tài)?；鶓B(tài)原子核外有幾個電子就有幾種運(yùn)動狀態(tài)。(3)單電子：

。(4)自旋平行：

。一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子箭頭同向的單電子稱為自旋平行3258(1)簡并軌道：

。(2)電子對：

。能量相同的原子軌道同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子(3)原子得到電子形成陰離子，則得到的電子填充在最外一個能層的某一個能級上。離子的電子排布式(1)判斷該原子變成離子時會得到或失去的電子數(shù)。(2)原子失去電子時，總是從能量高的能層失去電子，即失去電子的順序是由外向里。

一般來說，主族元素只失去它們的最外層電子，

而副族元素可能還會進(jìn)一步向里失去內(nèi)層電子。如：Cl1s22s22p