能量最低原理基态与激发态光谱PPT

并释放出能量，即基态原子
激发态原子。例如，基
态碳原子的最外层电子排布式为2s22p2，而激发态碳原子的最
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外层电子排布式为2s12p3(有1个2s能级上的电子跃迁到2p能级
上)。
说明：
①光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
②在日常生活中，我们看到的许多可见光， 如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原 子核外电子发生跃迁释放能量有关。
(3)原子轨道表示式
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表 一个电子。如第二周期元素基态原子的电子 排布如图所示。
注意： 书写原子轨道表示式时，常出现以下几种错误： ① ↑↑ (违反泡利原理)。
1.核外电子排布遵循的规律 (1)能量最低原理。 (2)泡利原理。 (3)洪特规则。
2．电子排布式的书写
(3)特殊原子的核外电子排布式
有少数元素的基态原子的电子排布对于构造 原理有1个电子的偏差，因为能量相同的原子 轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5) 或全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低， 原子较稳定。
例如，24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、 4s1均为半充满状态)；
1.能量最低原理
现代物质结构理论证实，原子的核外电子排 布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最 低状态，简称能量最低原理。
2．基态与激发态
(1)基态：最低能量状态。处于最低能量的原 子叫做基态原子。
(2)激发态：相对基态而言的较高能量状态。 处于激发态的原子叫做激发态原子。
(3)基态、激发态的相互转化与能量转化的关系 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级， 变成激发态原子，激发态原子不稳定，又会跃迁回较低能级，
3．光谱与光谱分析
(1)光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收 (基态→激发态)或释放(激发态→基态)不同的 光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸 收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光 谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
1．电子云
(1)概念：现代量子力学指出， 不可能像描述宏观运动物体那 样，确定一定状态(如 1s,2s,2p……)的核外电子在某 个时刻处于原子核外空间何处， 而只能确定它在原子核外各处 出现的概率，由此得到的概率 分布图看起来像一片云雾，被 形象地称为电子云。
①阳离子：K＋、Ca2＋。
②阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－。
③分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、 H2O2等。
4．核外电子总数及质子总数均相同的粒子有 ①Na＋、NH4＋、H3O＋；②F－、OH－、NH2 －；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2等。
(2)电子云轮廓图的制作：为了描绘电子云的 形状，人们通常按如图所示的方式制作电子 云的轮廓图。
说明：
①电子云表示电子在核外空间某处出现的几 率，不代表电子的运动轨迹。
②一个小黑点不代表一个电子，只是代表电 子在此处出现过。
③电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现 几率的大小。密：几率大；疏：几率小。
2．原子轨道
(1)定义：常把电子出现的概率约为90%的空 间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原 子轨道。
(2)原子轨道的类型和形状
①类型：原子轨道可以分为s、p、d、f等类 型。
②形状：
a．s轨道为球形对称，故只有一个伸展方向， 所以s轨道只有一个，呈球形；
b．p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所 以p轨道有px、py、pz三个轨道，呈纺锤形； c．d轨道有5个伸展方向(5个轨道)；
②与Ne原子电子层结构相同的离子有：F－、 O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。
③与Ar原子电子层结构相同的离子有：Cl－、 S2－、P3－、K＋、Ca2＋。
2．核外电子总数为10的粒子
①阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、 H3O＋。 ②阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－。 ③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。 3．核外电子总数为18的粒子
③核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后 由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层 排布(即排满K层再排L层，排满L层再排M层等)。
④以上规律是相互联系的，不能孤立地理解。
1～20号元素形成的微粒有哪些特点？
1．与稀有气体原子电子层结构相同的离子
①与He原子电子层结构相同的离子有：H－、 Li＋、Be2＋。
d．f轨道有7个伸展方向(7个轨道)。
说明：
①p能级的3个原子轨道互相垂直，在同一能 层中px、py、pz的能量相同。 ②不同能层的同种能级的原子轨道形状相似， 只是半径不同，能层序数n越大，电子的能量 越大，原子轨道的半径越大。例如，1s、2s、 3s轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)＜ r(2s)＜r(3s)。
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10为全充 满状态，4s1为半充满状态)。
说明：
运用上述规律书写核外电子排布式时，还应注意：
①各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层 数)。
②最外层电子数不超过8(K层是最外层时最多不超 过2)；次外层电子数不超过18；倒数第三层不超过 32。
(1)简单原子的核外电子排布式
按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升 高的轨道中。例如，7N：1s22s22p3,17Cl： 1s22s22p63s23p5。
(2)复杂原子的核外电子排布式
先按能量从低到高排列，然后再把同一层的 电子排到一起，如26Fe，先按能量从低到高 排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后，将同 一层的电子移到一起，即 1s22s22p63s23p63d64s2。
3．原子轨道的表示式
(1)泡利原理：1个原子轨道最多只能容纳2个电子，而 且这2个电子的自旋方向必须相反(用“↑↓”表示)。或者 说，在同一个原子轨道中，不可能有2个处于完全相同状 态的电子。例如，ns2的原子轨道上的电子排布为 ↑↓ ， 不能表示为 ↑↑ 。
(2)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同 轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且 自旋方向相同。