原子核外電子的排布教學(xué)課件

原子核外電子的排布原子核外電子按照一定的規(guī)律排布在不同的能級(jí)上，形成原子的電子層結(jié)構(gòu)。電子層結(jié)構(gòu)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，并影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。課程目標(biāo)11.了解原子核外電子的排布規(guī)律掌握各種原子核外電子排布的方法和技巧。22.理解量子數(shù)的概念和作用運(yùn)用量子數(shù)來描述電子在原子中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。33.掌握電子填充原則和規(guī)律能夠預(yù)測(cè)元素的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)活性。44.應(yīng)用電子排布知識(shí)解釋元素周期表了解元素周期表中元素性質(zhì)的周期性變化。原子結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)1原子核原子中心，包含質(zhì)子和中子2電子帶負(fù)電，圍繞原子核運(yùn)動(dòng)3質(zhì)子帶正電，決定原子序數(shù)4中子不帶電，與質(zhì)子構(gòu)成原子核原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)是理解原子核外電子排布的關(guān)鍵。原子核是原子質(zhì)量和正電荷的集中處，由質(zhì)子和中子組成。電子帶負(fù)電，在原子核周圍運(yùn)動(dòng)，它們決定了原子的化學(xué)性質(zhì)。原子核的結(jié)構(gòu)原子核是原子中心的一個(gè)很小的區(qū)域，包含著原子的幾乎所有質(zhì)量，并決定著原子的性質(zhì)。原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電。質(zhì)子數(shù)決定了原子的種類，即元素種類。質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和稱為核子數(shù)。原子核的結(jié)構(gòu)對(duì)原子核外電子的排布有著決定性影響。不同原子核的結(jié)構(gòu)決定了其核外電子的排布方式以及原子與原子之間的相互作用，進(jìn)而影響物質(zhì)的性質(zhì)。電子的排布規(guī)律能級(jí)填充原則電子首先填充能量最低的能級(jí)，然后依次填充能量較高的能級(jí)。泡利不相容原理原子中的每個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋方向相反。洪特規(guī)則當(dāng)一個(gè)能級(jí)有多個(gè)軌道時(shí)，電子優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)每個(gè)軌道，且自旋方向相同。量子數(shù)與電子層每個(gè)電子都具有四個(gè)量子數(shù)，它們分別描述電子的能量、角動(dòng)量、自旋和空間取向。主量子數(shù)（n）代表電子層，它決定電子的能量水平，n=1、2、3…分別對(duì)應(yīng)K、L、M層。副量子數(shù)（l）代表電子亞層，它決定電子在原子核外的形狀，l=0、1、2…分別對(duì)應(yīng)s、p、d亞層。磁量子數(shù)（ml）代表電子軌道在空間的取向，它決定電子軌道的空間方向，ml=-l、-l+1、…、0、…、l-1、l。自旋量子數(shù)（ms）代表電子的自旋方向，它決定電子自身旋轉(zhuǎn)的方向，ms=+1/2或-1/2。玻爾模型原子結(jié)構(gòu)模型尼爾斯·玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)模型，該模型描述了電子在原子核周圍的軌道運(yùn)動(dòng)。氫原子模型玻爾模型成功解釋了氫原子的光譜，但無法解釋其他原子的光譜。電子能級(jí)玻爾模型認(rèn)為電子只能存在于特定的能級(jí)上，電子躍遷會(huì)釋放或吸收能量。量子力學(xué)模型量子力學(xué)模型是一種描述原子核外電子運(yùn)動(dòng)的更精確的模型。它基于量子力學(xué)理論，認(rèn)為電子不以確定的軌道運(yùn)動(dòng)，而是以概率云的形式存在，即電子出現(xiàn)在原子核周圍空間的概率。量子力學(xué)模型解釋了電子在原子核周圍的空間分布，并用四個(gè)量子數(shù)來描述電子的狀態(tài)，分別是主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)和自旋量子數(shù)。這些量子數(shù)決定了電子的能量、形狀、空間取向和自旋。電子云圖電子云圖電子云圖是表示電子在原子核外空間運(yùn)動(dòng)的概率分布的圖像。電子在原子核外空間的運(yùn)動(dòng)具有波動(dòng)性，不能用確定的軌道描述。s軌道s軌道呈球形對(duì)稱分布，電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)的概率在各個(gè)方向上都是相同的。p軌道p軌道呈啞鈴形分布，電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)的概率在兩個(gè)方向上比較高，在中間區(qū)域比較低。電子填充原則最低能量原則電子首先填充能量最低的軌道。例如，1s軌道比2s軌道能量更低，電子會(huì)先填充1s軌道，然后才是2s軌道。泡利不相容原理每個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋方向相反。這也被稱為自旋對(duì)。洪特規(guī)則當(dāng)多個(gè)原子軌道能量相同時(shí)，電子會(huì)先單獨(dú)占據(jù)每個(gè)軌道，并具有相同的自旋方向，然后才配對(duì)。電子填充規(guī)律能量最低原理電子優(yōu)先填充能量最低的原子軌道，并逐漸填充能量較高的軌道。洪特規(guī)則當(dāng)多個(gè)軌道能量相同時(shí)，電子優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)每個(gè)軌道，并自旋方向相同。泡利不相容原理同一個(gè)原子中，不存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子，每個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且自旋方向相反。元素周期表元素周期表是化學(xué)元素的排列方式，將具有相似化學(xué)性質(zhì)的元素歸類在一起。周期表可以用來預(yù)測(cè)元素的性質(zhì)，并了解元素之間的關(guān)系。它也是研究化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工具。周期表元素特性元素性質(zhì)周期表展示了元素的周期性變化，例如原子半徑、電離能、電負(fù)性和金屬性等。周期律元素的性質(zhì)呈周期性變化，同一周期元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的增加而發(fā)生規(guī)律性變化，同一族元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的增加而呈現(xiàn)相似性。元素分組元素被分為了主族元素、副族元素、過渡元素、內(nèi)過渡元素等，這些元素組的性質(zhì)具有獨(dú)特的特征。原子的外層電子結(jié)構(gòu)原子的外層電子結(jié)構(gòu)是指原子最外層電子層的電子排布方式。決定了原子化學(xué)性質(zhì)，決定了原子能否與其他原子形成化學(xué)鍵。例如，鈉原子有1個(gè)價(jià)電子，而氯原子有7個(gè)價(jià)電子。鈉原子容易失去電子，形成帶正電的離子。氯原子容易得到電子，形成帶負(fù)電的離子。鈉原子與氯原子相互作用，形成離子化合物氯化鈉(NaCl)。原子價(jià)電子構(gòu)型定義原子價(jià)電子構(gòu)型是指原子最外層電子排列方式，影響原子化學(xué)性質(zhì)。價(jià)電子參與化學(xué)反應(yīng)，決定元素的化學(xué)性質(zhì)。作用預(yù)測(cè)元素化學(xué)性質(zhì)，例如：金屬、非金屬、惰性氣體等。價(jià)電子構(gòu)型相同的元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)。探討電子配布的作用11.元素性質(zhì)原子核外電子排布決定元素的化學(xué)性質(zhì)，決定了元素的原子半徑、電離能、電子親和能等。22.化學(xué)鍵形成原子電子排布決定了原子如何結(jié)合形成分子，以及形成的化學(xué)鍵類型。33.化學(xué)反應(yīng)原子電子排布決定了原子參與化學(xué)反應(yīng)的類型、方式以及反應(yīng)的速率。44.物質(zhì)性質(zhì)原子電子排布決定了物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、導(dǎo)電性等。從價(jià)電子說起價(jià)電子處于原子最外層電子層的電子，參與化學(xué)反應(yīng)。價(jià)電子層原子最外層電子層，決定元素的化學(xué)性質(zhì)。價(jià)電子決定元素的性質(zhì)價(jià)電子數(shù)決定了元素的化合價(jià)，影響元素的化學(xué)反應(yīng)能力。價(jià)電子與化學(xué)鍵價(jià)電子參與化學(xué)鍵的形成，決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)?；瘜W(xué)鍵與電子配布原子結(jié)合原子通過電子相互作用形成化學(xué)鍵，形成分子或離子化合物。電子參與化學(xué)鍵的形成與原子最外層電子（價(jià)電子）的排布密切相關(guān)。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)原子形成化學(xué)鍵是為了獲得更加穩(wěn)定的電子構(gòu)型，例如八隅體規(guī)則。離子鍵的形成1電子轉(zhuǎn)移金屬原子失去電子，形成帶正電的陽離子。非金屬原子得到電子，形成帶負(fù)電的陰離子。2靜電吸引陰陽離子之間通過靜電吸引力結(jié)合，形成離子化合物。這種相互吸引的力被稱為離子鍵。3例子例如，鈉原子失去一個(gè)電子，形成鈉離子(Na+)。氯原子獲得一個(gè)電子，形成氯離子(Cl-)。鈉離子和氯離子通過靜電吸引力結(jié)合，形成氯化鈉(NaCl)，即食鹽。共價(jià)鍵的形成1電子共享兩個(gè)原子共同擁有電子2穩(wěn)定結(jié)構(gòu)原子獲得穩(wěn)定電子構(gòu)型3共用電子對(duì)原子間形成共價(jià)鍵共價(jià)鍵是原子間通過共享電子對(duì)而形成的化學(xué)鍵。這種電子共享使得原子獲得穩(wěn)定電子構(gòu)型，形成更穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)。金屬鍵的形成1自由電子金屬原子最外層電子較少，容易失去并形成自由電子，它們?cè)诮饘倬w中自由運(yùn)動(dòng)。2正離子失去電子的金屬原子變成金屬陽離子，排列成金屬晶格。3金屬鍵自由電子與金屬陽離子之間產(chǎn)生的靜電吸引力，形成金屬鍵，連接所有金屬原子。電子排布與化學(xué)反應(yīng)離子鍵原子之間通過得失電子形成離子，并通過靜電作用結(jié)合在一起。共價(jià)鍵原子之間通過共享電子形成共用電子對(duì)，形成化學(xué)鍵。金屬鍵金屬原子之間的鍵合方式，金屬原子釋放出價(jià)電子形成自由電子，而金屬陽離子和自由電子之間相互吸引。原子電子排布與化學(xué)性質(zhì)水的化學(xué)性質(zhì)水是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子通過共價(jià)鍵結(jié)合而成的，這種特殊結(jié)構(gòu)賦予了水獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，例如高沸點(diǎn)和高比熱容。鹽的化學(xué)性質(zhì)鹽是由金屬元素和非金屬元素通過離子鍵結(jié)合而成的，它在水中能夠電離形成離子，這些離子可以參與化學(xué)反應(yīng)，例如酸堿中和反應(yīng)。金的化學(xué)性質(zhì)金是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬，它不與大多數(shù)酸反應(yīng)，這使得它在各種環(huán)境中能夠保持其金屬光澤。燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)通常涉及物質(zhì)與氧氣反應(yīng)，而原子電子排布決定了物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)活性，進(jìn)而影響燃燒反應(yīng)的發(fā)生。原子電子排布與化學(xué)反應(yīng)活性11.價(jià)電子原子最外層電子決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，決定了原子參與化學(xué)反應(yīng)的可能性。22.電子排布與穩(wěn)定性原子傾向于獲得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通常是8個(gè)價(jià)電子，類似惰性氣體。33.反應(yīng)活性原子需要達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)才能參與反應(yīng)，失去或獲得電子來達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。44.周期性元素周期表中的同一族元素具有相似的價(jià)電子數(shù)，反應(yīng)活性相似。原子電子排布規(guī)律總結(jié)規(guī)律一能量最低原理：電子總是優(yōu)先填充能量最低的能級(jí)，即先填充K層，再填充L層，以此類推。規(guī)律二泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋方向相反。規(guī)律三洪特規(guī)則：當(dāng)同一能級(jí)的多個(gè)軌道時(shí)，電子盡可能地分開填充，且自旋方向相同，以達(dá)到能量最低狀態(tài)。規(guī)律四電子排布遵循以上三大規(guī)律，可以確定原子核外電子的排布方式，進(jìn)而推斷元素的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)活性。小結(jié)與拓展電子排布規(guī)律學(xué)習(xí)了原子核外電子的排布規(guī)律，了解了電子層、亞層和軌道等概念，并掌握了填充電子的基本原則和方法。化學(xué)性質(zhì)原子核外電子的排布決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，因此掌握電子排布規(guī)律對(duì)于理解和預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要。拓展學(xué)習(xí)可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)量子力學(xué)模型，深入理解電子排布的理論基礎(chǔ)，以及如何利用電子排布預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)。課后練習(xí)為了鞏固學(xué)習(xí)成果，請(qǐng)同學(xué)們完成以下練習(xí)：1.寫出下列元素的電子排布式：He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar。2.解釋下列概念：