1.1原子结构第2课时构造原理电子云与原子轨道课件高二下学期化学人教版选择性必修2

能级 符号
s
电子云 形状
_球___形
空间延伸方向 _一___种
第2课时 构造原理 电子云与原子轨道
能级 符号
p
d f
电子云 形状
空间延伸方向
哑__铃__形
__三__种(相互垂直，分别相对于x、 y、z轴对称)
—
—
—
—
第2课时 构造原理 电子云与原子轨道
[自我排查]
一、微判断
(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上
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能层 能级
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二、电子排布式
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的___右__上___角， 并按照__能__层____从左到右的顺序排列的式子，称为电子排 布式。
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三、电子云
1．电子运动的特点
第2课时 构造原理 电子云与原子轨道
[典例2] 隐形战机的核心材料是金属钛，我国探明钛储 量世界第一，其有“第三金属”之美誉。下列有关推断不 正确的是( )
A．钛的原子序数为22 B．钛位于元素周期表第四周期 C．基态钛原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d4 D．钛属于过渡元素
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高速旋转( ✘ )
(2)1s电子云示意图，一个小点表示一个自由运动的电子
(✘)
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(3)1s电子云中小点的疏密表示电子在某一位置出现机会
的多少( ✔ ) (4)能层序数越大，s电子云的半径越大( ✔ )
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二、填空
(1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“>” 或“<”)。
2．证据推理与模型认知：结合原子结构模型的演变 过程，能论证证据与模型的建立及其发展之间的关系。
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[知识梳理]
一、构造原理
随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原 子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能 级顺序填充的，填满一个能级再填下一个能级。
3．“能级交错”现象
由构造原理可知，随核电荷数递增，电子并不总是填满 一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按 3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这 种现象被称为能级交错。当出现d能级时，电子按(n－1)p、 ns、(n－1)d的顺序填充；当出现f能级时，电子通常按(n－ 1)p、ns、(n－2)f、(n－1)d的顺序填充。
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研习2 电子排布式
[探究活动]
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[问题探讨]
1．决定电子能量高低的因素有哪些？
提示：①能层：能级符号相同时，能层序数越大，电子 能量越高；②能级：在同一能层的不同能级中，s、p、d、 f能级的能量依次升高；③在多电子原子中会发生能级交 错现象。
现代量子力学指出，不可能像描述宏观物体运动那样确 定核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定 在原子核外各处出现的___概__率___。用P表示电子在某处出现 的__概__率____，V表示该处的体积，则称为_概__率__密__度___，用ρ 表示。
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2．电子云
如26Fe：先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层 的能级排到一起，即该原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。
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(3)特殊原子：当能量相等的轨道处于全空、全充满或半 充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。
如24Cr的电子排布式的书写：
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解析：每一能层的能级数等于该能层的序数，故第三能 层有s、p、d 3个能级，故A错误；s、d能级最多容纳的电 子数分别是2、10，故B错误、D正确；每一能层最多容纳 的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，故C错误。
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2．下列有关构造原理的说法错误的是( ) A．原子核外电子填充 3p、3d、4s能级的顺序一般为 3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布式为3s24s2 C．在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子 最外能层上的能级 D．从第三能层开始出现能级交错现象，即电子填入能级 的顺序与能层顺序不同
提示：不是；因为会出现能级交错现象，如电子按 3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充；铁的 电子排布式不能书写成1s22s22p63s23p63d8的原因是4s能级 的能量低于3d能级的能量，电子首先填充在能量低的能级。
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4．钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1，上式方括号里的符 号的意义是什么？请仿照钠原子的简化电子排布式写出硅 和铜(29号元素)的简化电子排布式。
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[重点讲解]
1．构造原理的含义
以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新 增电子填入能级的顺序称为构造原理。在多电子原子中， 电子先排在能量较低的能级上，然后依次排在能量较高的 能级上。
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2．构造原理示意图
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解析：由元素周期表可知，钛是22号元素，位于第四周 期ⅣB族，A、B正确；钛属于过渡元素，D正确；依据构 造原理，4s能级能量低于3d能级，故应先排满4s能级后再 排 3d 能 级 ， 则 基 态 钛 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d24s2，C错误。
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[重点讲解]
1．原子的电子排布式
(1)简单原子：按照构造原埋将电子依次填充到能量逐渐 升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。
(2)复杂原子：先根据构造原理写出填充电子的能级，然 后将同能层的能级移到一起。
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3．电子排布式中各符号的意义是什么？ 提示：电子排布式中各符号的意义：
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4．如何书写基态原子的电子排布式？
提示：在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的 能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序写。例如， 原子序数为21的钪的电子排布式中最后两个能级为3d14s2， 不应写成4s23d1。
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解析：A错，M能层有s、p、d共3个能级，有9个原子 轨道。B错，从N能层开始有f能级，不存在3f能级。D错， K能层只有s能级，没有p能级。
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[举一反三]
1．下列说法正确的是( ) A．第三能层有s、p共2个能级 B．3d能级最多容纳5个电子 C．第三能层最多容纳8个电子 D．无论是哪一能层的s能级，最多容纳的电子数均为2
2．你能写出铁的电子排布式和简化电子排布式吗？
提示：铁的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；简化 电子排布式为[Ar]3d64s2。
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3．书写电子排布式时，电子是不是先填满一个能层后再 开始填入下一个能层？原因是什么？铁的电子排布式为什 么不书写成1s22s22p63s23p63d8
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2．在多电子原子中，不同能级能量高低有什么关系？1s 与3d,3s与3d的能量高低如何？
提示：相同能层上不同能级能量的高低为ns<np<nd<nf； 不同能层上符号相同的能级能量的高低为1s<2s<3s<4s。 故1s<3d；3s<3d。
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①4s____<____3d；②6s___<_____4f____<____5d。
(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式 ①2He：_____1_s_2_______________________________；

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②8O：_____1_s_22_s_2_2_p_4______________________________； ③10Ne ： ____1_s2_2_s_2_2_p_6 _____________________________ ； ④14Si ： ____1_s2_2_s_2_2_p_63_s_2_3_p_2________________________ ； ⑤18Ar ： ___1_s_2_2_s2_2_p_6_3_s_23_p_6_________________________ ； ⑥19K：_____1_s_22_s_2_2_p_63_s_2_3_p_64_s_1_______________________。
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道
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[明确学习目标]
1．了解构造原理，熟记基态原子核外电子在原子轨 道上的排布顺序。
2．能正确书写1～36号元素基态原子的核外电子排布 式。
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[核心素养对接]
1．宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构及核外 电子排布，辨识微观粒子运动状态不同于宏观物体运 动状态。
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研习1 构造原理
[探究活动] 元素周期表中铁元素的相关内容如图：
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[问题探讨]
1．上图中3d64s2表示的含义是什么？
提示：3d64s2是指铁的价层电子排布式，表示在化学 变化中可能发生电子变动的铁的能级电子排布。
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电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间 的_概__率__密__度___分布的形象化描述。小点越密，表示概率密 度越大。由于核外电子的_概__率__密__度___分布看起来像一片云 雾，因而被形象地称作电子云。
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四、原子轨道
量子力学把电子在原子核外的一个_空__间__运__动__状__态__称为 一个原子轨道。
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29 Cu的电子排布式的书写：
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2．离子的电子排布式
(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。 (2)原子失去电子时，总是先失去最外层电子。一般来说， 主族元素只失去最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还 会进一步失去内层电子。 (3)原子得到电子形成阴离子时，得到的电子填充在最外 层的能级上。
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4．根据构造原理理解各能级的能量大小关系
(1)不同能层中的同种能级，能层序数越大，能量越高。 例如，1s<2s<3s……，2p<3p<4p……。
(2)同一能层中，各能级之间的能量大小关系是 ns<np<nd<nf……。例如，第四能层中4s<4p<4d<4f。
(3)能层和能级都相同的各原子轨道能量相等。例如，2px ＝2py＝2pz。
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(4) 从第三能层开始出现能级交错现象，能级交错的顺 序即为能量由低到高的顺序：Ens<E(n－2)f<E(n－1)d<Enp。例 如，E4s<E3d、E5s<E4d。
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[典例1] 下列有关能层和能级的叙述中，正确的是 ()
A．M能层有s、p共2个能级，有4个原子轨道 B．3d能级最多容纳10个电子，3f能级最多容纳14个电 子 C．无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2 D．任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级
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解析：根据构造原理判断，A项正确；根据构造原理可 知，3s与4s能级之间还有3p能级，B项错误；电子最后填 入的能级不一定是原子最外能层上的能级，如某些过渡元 素，C项正确；从M能层开始，电子填入的顺序是 3s→3p→4s→3d……，与能层的顺序不同，D项正确。
提示：[Ne]是指该部分与Ne的电子排布式相同；硅和 铜的简化电子排布式分别为[Ne]3s23p2、[Ar]3d104s1。
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5．依据铁的价层电子排布式，你能写出Al、S、Mn(25 号元素)的价层电子排布式吗？
提示：Al：3s23p1；S：3s23p4；Mn：3d54s2。