原子结构和核外电子排布精品文稿.ppt

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1、原子结构和核外电子排布第1页，本讲稿共24页 1 1 对于离子来说，质子数、对于离子来说，质子数、电子数和所带电子数和所带电荷数之间的关系电荷数之间的关系:阳离子的电子数阳离子的电子数=质子数质子数-所带电荷数所带电荷数阴离子的电子数阴离子的电子数=质子数质子数+所带电荷数所带电荷数 2 2 对于某元素的一个原子来说，该原子对于某元素的一个原子来说，该原子的相对原子质量与该原子的质量数之间的关的相对原子质量与该原子的质量数之间的关系系:一个原子的质量数近似等于该原子的相对原子质量的整数值。第2页，本讲稿共24页练习练习 完成下表：完成下表：粒子粒子符号符号原子原子核数核数质量质量数数质子质子数

2、数电子电子数数中子中子数数电荷电荷数数132162-CH4651871+1 39 20 18 19 2+1618 5 16 10 10 0 111010101818第3页，本讲稿共24页10e-电子的微粒电子的微粒:18e-电子的微粒电子的微粒:Ne、F-、O2-、N3-、Na+、Mg2+、Al3+、HF、H2O、NH3、CH4、OH-、H3O+、NH2-、NH4+Ar、Cl-、S2-、Ca2+、K+、HS-、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、HFO、CH3CH3、CH3OH、CH3F、CH3NH2、O22-总结第4页，本讲稿共24页第5页，本讲稿共24页【复习】核外

3、电子的运动特征【复习】核外电子的运动特征1.电子在核外很小的空间内作高速运动电子在核外很小的空间内作高速运动;含有多个电子的原子含有多个电子的原子,核外各个电子的能量不完核外各个电子的能量不完全相同全相同,在核外运动的区域不同。在核外运动的区域不同。2.含有多个电子的原子里含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同区电子分别在能量不同区域运动域运动;核外电子的分层排布核外电子的分层排布第6页，本讲稿共24页一、原子核外电子的分层排布一、原子核外电子的分层排布1 核外电子的分层运动、电子层和电子层的划分核外电子的分层运动、电子层和电子层的划分 把能量不同的电子在核外运动的不同区域把能量不同的电子在

4、核外运动的不同区域看成看成是是不同的电子层，根据该区域运动的电子的能量不同的电子层，根据该区域运动的电子的能量的高低（即该区域离核的远近）的不同，把核外的高低（即该区域离核的远近）的不同，把核外空间由近到远，划分为七个电子层。并用空间由近到远，划分为七个电子层。并用 n=1、2、3、4、5、6、7（或分别称为（或分别称为K、L、M、N、O、P、Q层）表示从内到外（能量由低到高）的层）表示从内到外（能量由低到高）的电子层。电子层。第7页，本讲稿共24页2 核外电子的核外电子的分层排布排布:排排布布规规律律各电子层最多容纳电子数为各电子层最多容纳电子数为2n2个个.最最外外层层电电子子数数不不超超

5、过过8个个(K层层为为最最外外层层电子数不超过电子数不超过2个个).次次外外层层电电子子数数不不超超过过18个个.倒倒数数第三层电子数不超过第三层电子数不超过32个个.能量最低原理能量最低原理.原子核外电子排布的表示法：原子核外电子排布的表示法：原子结构示意图原子结构示意图Ca第8页，本讲稿共24页练习：练习：1 画出画出S、Cl、Ar、K的原子结构示意图。的原子结构示意图。2 下列微粒的结构示意图正确的是下列微粒的结构示意图正确的是A LiB Na+C MgD K第9页，本讲稿共24页3 3 总结总结120120号元素原子结构特征。号元素原子结构特征。1）最外层电子数为）最外层电子数为1的原

6、子有的原子有_;2）最外层电子数为）最外层电子数为2的原子有的原子有_;3）最外层电子数与次外层电子数相等的原子有）最外层电子数与次外层电子数相等的原子有_;4）最外层电子数是次外层电子数）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有倍的原子有_;5）最外层电子数是次外层电子数）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子有倍的原子有_;6）最外层电子数是次外层电子数）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子有倍的原子有_;H、Li、Na、KHe、Be、Mg、CaBe、ArCONe第10页，本讲稿共24页3 3 总结总结120120号元素原子结构特征。号元素原子结构特征。7）次外层电子数是最外层电子数）次外层电

7、子数是最外层电子数2倍的原子有倍的原子有_;8）内层电子总数是最外层电子数）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有倍的原子有_;9）最外层电子数是电子层数）最外层电子数是电子层数1倍的原子有倍的原子有_;10）最外层电子数是电子层数）最外层电子数是电子层数2倍的原子有倍的原子有_;11）最外层电子数是电子层数）最外层电子数是电子层数3倍的原子有倍的原子有_;12）最外层电子数是电子层数）最外层电子数是电子层数4倍的原子有倍的原子有_.Li、SiLi、PHe、C、SONeH、Be、Al第11页，本讲稿共24页4 X、Y、Z 和R分别代表四种元素,如果aXm+、bYn+、cZ n-、dRm-四种离

8、子的电子层结构相同,则下列关系正确的是 【】（A）a-c=m-n （B）a-b=n-m （C）c-d=m+n （D）b-d=n+mD+m-nm-n第12页，本讲稿共24页Ca 为什么不是为什么不是2、8、9、1？各电子层最多容纳电子数为各电子层最多容纳电子数为2n2个个.能量最低原理能量最低原理:为什么各电子层最多容纳电子数为什么各电子层最多容纳电子数为为2n2个？个？电子一般总是尽先排在能量最低电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里的电子层里,即最先排布即最先排布K层层,K层排满后再排层排满后再排L层层,L层排满后再排层排满后再排M层。层。【问题】为什么不能说【问题】为什么不能说“M层排满后

9、再排层排满后再排N层层”？第13页，本讲稿共24页核外电子的分层排布核外电子的分层排布 能级和能级轨道上电子的排布能级和能级轨道上电子的排布第14页，本讲稿共24页核外电子的分层运动、电子层和电子亚层的划分核外电子的分层运动、电子层和电子亚层的划分 在含有多个电子的原子里在含有多个电子的原子里,由于电子的能量不同由于电子的能量不同,导致电子在核外的运动区域也不相同。电子在原子核导致电子在核外的运动区域也不相同。电子在原子核外的分层运动外的分层运动,又叫核外电子的分层排布。又叫核外电子的分层排布。把能量不同的电子在核外运动的不同区域把能量不同的电子在核外运动的不同区域看成是看成是不同的电子层不同

10、的电子层,根据该区域运动的电子的能量的根据该区域运动的电子的能量的高低高低(即该区域离核的远近即该区域离核的远近),把核外空间由近到远划分把核外空间由近到远划分为七个电子层。并用为七个电子层。并用 n=1、2、3、4、5、6、7(或分别或分别称为称为K、L、M、N、O、P、Q层层)表示从内到外表示从内到外(能量能量由低到高由低到高)的电子层。的电子层。第15页，本讲稿共24页电子亚层电子亚层(能级能级)的划分：的划分：同一电子层同一电子层(能层能层)内运动的电子的能量也不一定内运动的电子的能量也不一定是完全相同的。鉴于此，把每一能层又划分为能量是完全相同的。鉴于此，把每一能层又划分为能量不同的

11、亚层不同的亚层(能级能级)。具体如下：。具体如下：能层能层12345 6 7能级能级ss、ps、p、ds、p、d、f 不同的能级中具有不同数目的轨道不同的能级中具有不同数目的轨道,具体如下具体如下:能级能级spdf轨道数轨道数1357第16页，本讲稿共24页 而每一条轨道上最多可以有两个自旋方向相反的而每一条轨道上最多可以有两个自旋方向相反的电子。由此可推出每层电子层上最多容纳电子数的规电子。由此可推出每层电子层上最多容纳电子数的规律（律（2n2）：）：能层能层1234567能级能级ss p s p d s p d f轨道数轨道数14916253649电子数电子数281832507298第17

12、页，本讲稿共24页核外电子分层排布遵循的规律：核外电子分层排布遵循的规律：1）能量最低原理：）能量最低原理：电子一般总是尽先排在能量最低的能层里电子一般总是尽先排在能量最低的能层里,即最先即最先排布排布K层层,K层排满后再排层排满后再排L层层,L层排满后再排层排满后再排M层。层。【问题】为什么不能说【问题】为什么不能说“M层排满后再排层排满后再排N层层”？电子在能层上的排布电子在能层上的排布,准确的说准确的说,是在能级上的轨是在能级上的轨道上的排布。电子总是尽先分布在能量最低的轨道上道上的排布。电子总是尽先分布在能量最低的轨道上（同一能级内的各条轨道能量相同）。（同一能级内的各条轨道能量相同）

13、。第18页，本讲稿共24页核外电子亚层排布的能级交错图核外电子亚层排布的能级交错图1s2s3s4s5s6s7s2p2p2p3p3p3p4p4p4p5p5p5p6p6p6p3d3d3d3d3d5d5d5d5d5d4d4d4d4d4d4f4f4f4f4f4f4fEnsE(n2)f E(n 1)d Enp E(n+1)s7p7p7p6d6d6d6d6d5f5f5f5f5f5f5f第19页，本讲稿共24页2 核外电子分层排布遵循的规律：核外电子分层排布遵循的规律：2）泡利）泡利(Pauli，W.奥地利科学家奥地利科学家)不相容原理：不相容原理：最多轨道原则。电子在能量相同的轨道里分布时最多轨道原则。电

14、子在能量相同的轨道里分布时,总是尽先占据不同的轨道总是尽先占据不同的轨道(即分布在尽可能多的轨道里即分布在尽可能多的轨道里)。3）洪特）洪特(Hund，F.德国科学家德国科学家)规则：规则：每一条轨道上最多可以容纳两个自旋方向相反的每一条轨道上最多可以容纳两个自旋方向相反的电子电子(尽可能使体系的能量最低尽可能使体系的能量最低)。电子在轨道里分布时电子在轨道里分布时,如果处于全充满、全空、如果处于全充满、全空、半充满状态半充满状态,体系能量最低体系能量最低(最稳定最稳定)。洪特洪特(Hund，F.德国科学家德国科学家)规则特例：规则特例：第20页，本讲稿共24页例例:使用能级交错图使用能级交错

15、图,分析分析18Ar、20Ca、24Cr、26Fe、29Cu的核外电子排布的核外电子排布,画出轨道表达式画出轨道表达式,写出基态原写出基态原子核外电子排布式并画出原子结构示意图子核外电子排布式并画出原子结构示意图,分析分析Fe、Cu原子失去电子的情况原子失去电子的情况.第21页，本讲稿共24页核外电子亚层排布的能级交错图核外电子亚层排布的能级交错图 5s6s7s 5p5p5p6p6p6p 5d5d5d5d5d4d4d4d4d4d4f4f4f4f4f4f4fEnsE(n2)f E(n 1)d Enp E(n+1)s1s2s2p3s3p3d4s4p第22页，本讲稿共24页20Ca：1s22s22p

16、63s23p64s224Cr：1s22s22p63s23p63d54s126Fe：1s22s22p63s23p63d64s229Cu：1s22s22p63s23p63d104s118Ar：1s22s22p63s23p6 20Ca：1s22s22p63s23p64s2 或或Ar4s2 24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 或或Ar3d54s1 26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 或或Ar3d64s2 29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或或Ar3d104s1 例例:使用能级交错图使用能级交错图,分析分析18Ar、20Ca、24Cr、26Fe、29Cu的核外电子排布的核外电子排布,画出轨道表达式画出轨道表达式,写出基态原写出基态原子核外电子排布式并画出原子结构示意图子核外电子排布式并画出原子结构示意图,分析分析Fe、Cu原子失去电子的情况原子失去电子的情况.第23页，本讲稿共24页第24页，本讲稿共24页