原子核外电子的排布

【学习目标】

1. 认识原子核外电子排布的轨道能量顺序图；

2. 学会用电子排布式、轨道表示式表示原子结构；

3. 运用能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素原子核外电子排布式和轨道表示式。 【学习重、难点】

能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则 【学习方法】自学讨论法、探究总结法 【课时安排】2课时 【教学过程】

一、鲍林近似能级图

多电子原子中各原子轨道能量的高低顺序如下规律： 1．相同电子层上原子轨道能量的高低：ns

2．形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s ……

3．电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如：2p x 、2p y 、2p z 轨道能量相等 *4．各原子轨道能量高低的顺序：ns<(n-2)f<(n-1)d

指出：大多数原子的核外电子在轨道中填充顺序与能级图相符合，但有个别过渡元素例外（如：Cr 、Cu ）

[拓宽介绍]

电子核外运动状态的三个参数：

a 、主量子数n （主量子数n 相同的电子位于同一个电子层，n 主要决定着电子的能级）

主量子数n 1、 2、 3、 4、 5、 6 … 电子层符号 K 、 L 、 M 、 N 、 O 、 P …

b、角量子数l（角量子数l确定原子轨道的形状，并和主量子数n一起决定电子的能级）

角量子数l 0、 1、 2、 3 、4…

相应原子轨道 s、 p、 d、 f 、g…

c、磁量子数（磁量子数m决定原子轨道在空间的取向）

磁量子数m = 0，±1，±2…

我国化学家徐光宪总结归纳出能级的相对高低与主量子数n和角量子数l的关系为：

规律：（n+0.7l）愈大则能级愈高

（n+0.7l）第一位数字相同的，能量相近，合并为同一能级组

能级组的划分是导致周期表中化学元素划分为周期的原因

[过渡]描述原子核外电子运动状态涉及电子层、原子轨道和电子自旋。

二、原子核外电子排布所遵循的原理

1．能量最低原理

_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________（原子轨道能量高低顺序见上）

2．泡利不相容原理

_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________指出：同一原子中，不可能有两个电子处于完全相同的状态。

3．洪特规则

_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________指出：在等价轨道上的电子排布全充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性，半充满状态也具有相对较低的能量和相对较大的稳定性。即：

作为洪特规则的特例，全空（s0,p0，d0，f0）、全满（s2,p6，d10，f14）、半满（s1,p3，d5，f7）时较稳定。

例如：铬原子的电子排布式是ls22s22p63s23p63d54s1，而不是s22s22p63s23p63d44s2。

三、原子核外电子排布的表达方式

1．原子结构示意图：如Na

2．电子排布式：如Na 1s22s22p63s1（式中右上角的数字表示该轨道中电子的数目）

“原子实”法：将内层电子已达稀有气体的部分写成“原子实”，例如钠的电子排布式又可表示为[Ne]3s1

指出：化学反应中，原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响。所以描述原子核外电子排布时，也可以省去“原子实”仅写出外围电子排布式（对于主族元素的原子，外围电子又称价电子），又称为特征电子构型。例如钠原子的特征电子构型为3s1。

3.轨道表示式：如Na

试一试：分别写出下列几种原子的原子结构示意图、电子排布式和轨道表示式。

原子结构示意图电子排布式（特征电子构型）轨道表示式

C

O2-

N

Mg

Ca

He

Ne

Ar

讨论问题一：24号铬元素、29号铜元素的核外电子排布式

讨论问题二：为什么每周期元素的原子最外层电子数最多不超过8个，次外层电子数最多不超过18个，而不都是各个电子层电子最大容纳数2n2个？

四、基态、激发态、光谱

1．基态：最低能量状态。通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态，处于最低能量状态的原子称为基态原子。

2．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至能量较高的轨道成为激发态原子。

3．光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）或放出（激发态→基态）能量，产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。

历史上许多元素就是通过原子光谱发现的，如稀有气体氦就是1868年分析太阳光谱时发现的。电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，能量主要以光的形式释放，我们日常生活中看到的霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子跃迁释放能量有关。

４.

【巩固练习】

1．写出1—36号元素的电子排布式。

2．具有下列电子排布式的原子中半径最大的是（）A．1s22s22p63s23p1B．1s22s22p3C．1s22s22p5D．1s22s22p63s23p4 3．下面是四种元素原子基态的电子排布式，其中化合价最高的是（）A．1s22s22p3 B．1s22s22p63s23p63d34s2

C．1s22s22p63s23p6 D．1s22s22p5

4．根据下列原子基态时的最外层电子排布，不能确定该元素在元素周期表中位置的是A．1s2 B．3s23p1C．2s22p6 D．ns2np3（）5．外围电子构型为3d104s1的元素在周期表中应位于（）A．第四周期ⅠB族B．第五周期ⅡB族

C．第四周期ⅦB族D．第五周期ⅢB族