基态原子的核外电子排布 原子轨道

2.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主 要原因是 ( )
A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
【解析】选A。氖原子中能量较高轨道上的电子以光的形式向外辐射 能量跃迁到能量较低的轨道上,所发出的光的波长恰好位于可见光区 域中的红色波段。
【解题指南】解答本题时要注意以下两点:
(1)符合电子排布三原则的是基态原子。
(2)注意1～36号元素中的两个特殊元素24Cr和29Cu。
【解析】选A。B项,在书写电子排布式时,不能按填充顺序书写;C项,d
轨道全充满时稳定,应为3d104s1;D项违反了洪特规则。
2.在d轨道中电子排布成 其最直接的根据是 A.能量最低原理 B.泡利原理 C.原子轨道构造原理 D.洪特规则 ( )
第2课时 基态原子的核外电子排布 原子轨道
探究1
基态、激发态与光谱 研读教材·自主认知
1.基态原子与激发态原子:
吸收
发射
跃迁 时会吸收或释放不同的光, 2.原子光谱:不同元素的原子发生_____
吸收光谱 或_________, 发射光谱 总称 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的_________ 原子光谱。 原子光谱 上的特征谱线来_________ 鉴定元素 3.光谱分析:在现代化学中,利用_________ 的分析方法。
例如7N:1s22s22p3。
(2)复杂原子的核外电子排布式:先按能量从高到低排列,然后
再把同一层的电子排在一起。如26Fe,先按能量从高到低排列为 1s22s22p63s23p64s23d6,然后将同一层的电子移到一起即 可:1s22s22p63s23p63d64s2。
过关小练·即时应用 1.写出下列粒子的电子排布式或电子排布图。 (1)电子排布式。 ①17Cl: ②Ca2+: ③S2-: ④24Cr: ; ; ; 。
轨道,最多容纳8个电子),多余的电子不是填入nd,而是首先形成新电
子层,填入(n+1)s轨道中,故最外层电子数不可能超过8个。
(4)为什么原子核外电子的次外层不超过18个?
提示:若最外层是第n层,次外层就是第(n-1)层。由于E[(n-1)f]
>E[(n+1)s]>E(np),在第(n+1)层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、
(3)判断下列元素原子的电子排布式是否正确,若错误,请说明违反的 原则,并写出正确的电子排布式。
①6C;1s22s22px2
②21Sc:1s22s22p63s23p63d3
③22Ti:1s22s22p63s23p10
提示:①错误,违反了洪特规则,正确的电子排布式为1s22s22p2。
②错误,违反了能量最低原理,正确的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d14s2。
③错误,违反了泡利原理,正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(4)基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d94s2,这种
表示方法正确吗?为什么?
提示:不正确。能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状
态时,体系能量较低,原子较稳定,故铜原子的电子排布式应为
1s22s22p63s23p63d104s1。
【归纳总结】
1.核外电子排布的书写方法总结: 含义
原子 结构 示意 图 电子 排布 式
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
含义 实例
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子 数的式子 K:1s22s22p63s23p64s1
简化 电子 排布 式 电子 实例 含义 含义
(2)电子排布图。 ①O2-的电子排布图: ②F的最外层电子排布图: (3)写出Al、C的最外层电子排布式: 、 ; 。 。
【解题指南】解答本题时应注意以下3点:
(1)明确微粒核外电子数;
(2)书写时必须遵循核外电子排布的三原则 ;
(3)注意电子排布图和外围电子排布图的区别。
【解析】(1)根据核外电子排布的三个原则进行书写即可。注意离子 的电子排布式的最外层电子的变化,如Ca2+要失去最外层电子,而S2-要 得到2个电子。 (2)O2-的电子排布式为1s22s22p6,故其电子排布图为 F的最外层电子排布式为2s22p5,故其电子排布图为 。 。
②钠原子A.3s1
B.3p1
③铬原子A.3d54s1 B.3d44s2
④碳原子
提示:据洪特规则,电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不 同的原子轨道,且自旋状态相同,故①选B,④选A;据能量最低原理,核 外电子先占有能量低的轨道,再占有能量高的轨道,②中由于s轨道能 量低于p轨道,故选A;③中d5为半充满状态,为相对稳定的状态,所以选 A。
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子 达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元 素符号外加方括号表示 K:[Ar]4s1 每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个 电子 Al:
排布
图 实例
2.电子排布式书写方法的两点认识:
(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
到能量逐渐升高的原子轨道中。
探究3
核外电子排布的表示方法 研读教材·自主认知
电子排布式: 能级 上所排布的电子数标注在该能级符号_______, 右上角 并按 (1)概念:将_____ 照能层从左到右的顺序排列的式子。如钠原子的电子排布式可表示为 1s22s22p63s1 也可简化为_______ [Ne]3s1 。 ___________,
(1)怎样描述一个电子的核外运动状态? 提示:从电子层、能级、原子轨道、自旋状态四个方面描述。 (2)s轨道的电子云图与p轨道的电子云图有何区别? 提示:s轨道的电子云图为球形,在空间只有一个伸展方向;p轨道的电 子云图为哑铃形,在空间有3个伸展方向。 (3)电子云中小点的疏密程度有何意义? 提示:点疏密的程度表示了电子在原子核外出现概率的大小。
过关小练·即时应用 1.(2015·泰安高二检测)原子光谱是线状光谱,是由不连续的谱线组成 的,这表明 ( )
A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态,即电子的能量是量子 化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成
【解析】选B。原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成 的谱线,原子光谱之所以产生这种特定的谱线 ,是由于电子的能量是量 子化的,电子跃迁的始态和终态的能级差也是量子化的。
2.核外电子排布的规则: (1)原子核外电子在排布时总是按K、L、M、N的顺序填充的吗? 提示:不是。原子核外电子的排布遵循构造原理,按轨道能量由低到高 依次排列,而能层越大,能级的能量不一定越高,存在一些不同能层的 能级交错现象,例如E(3d)>E(4s)、E(4f)>E(5p)等,核外电子在充满3p 后,多余电子首先填充4s而非3d,使整个原子处于能量最低的状态。
2.对核外电子排布的两点认识: (1)基态原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽 可能分占不同的原子轨道,且自旋状态相同,这样整个原子的能 量最低。 (2)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)和全空(如p0和d0)状态时,体系的能量较低,原子较
电子云 轮廓形状 球形 ___
球形 哑铃 形 _____ 球形 哑铃 形 _____ ……
M
……
……
……
……
……
2.核外电子排布的规则:
构造原理
最 低 2
相反
↑ ↓
优先单独占据
自旋状态
合作探究·核心归纳 1.原子道图(球形对称)
p能级的原子轨道图(哑铃形)
(n-1)d上有电子,这三个能级共有9个轨道,最多可容纳18个电子,因此
次外层电子数不超过18个。
【归纳总结】 1.构造原理中的能级交错现象:最常见、最重要的能级交错顺序之 一是E(4s)<E(3d),对于1～36号元素来说,应重点掌握和记忆的是 “1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p ”这一顺序。
③形状。
球形 哑铃形 一
三
(2)原子轨道。
空间运动状态 。 ①定义:电子在原子核外的一个_____________
②意义:表示原子轨道的空间分布。
③不同能层所对应的能级和原子轨道的情况。
符号 K L
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d
原子轨道数 1 1 3 __ 1 3 __ 5 __
原子轨道名称 1s 2s 2px、2py、2pz 3s 3px、3py、3pz ……
(2)离子的电子排布式的书写方法。 先写出原子的电子排布式,再根据电子的情况进行调整。如
【补偿训练】(2015·三亚高二检测)下列原子的外围电子排布式不正 确的是 ( ) B.Cr:3d44s2 D.Ni:3d84s2
A.Fe:3d64s2 C.Ar:3s23p6
【解析】选B。根据洪特规则:能量相同的轨道在全充满、半充满、全 空时,体系能量最低,原子比较稳定,B项应该为3d54s1。
稳定。如Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,不能写成
1s22s22p63s23p63d44s2。
过关小练·即时应用 1.(2015·苏州高二检测)下列叙述正确的是 A.[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布 B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5 C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2 D.氮原子的电子排布图是 ( )
(3)3s23p1 2s22p2