高中化学高三一轮复习 选修3 原子结构与性质学生满分版

2．能级
（1）含义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，这样同一能层就可分成不
同的能级（也可称为电子亚层）。能层与能级类似于楼层与阶梯之间的关系。在每一个能层中，能
级符号的顺序是 ns、np、nd、nf……（n 代表能层）
（2）各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：
同理可以解释为什么次外层电子数不超过 18 个。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、 （n－1）d 上有电子，这三个亚层共有 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。例如，某原子最外层是第五层，次外层就是第四层，由于 E（4f）＞E（6s）＞E（5p），在第 六层出现之前，次外层（第四层）只有 4s、4p 和 4d 轨道上有电子，这三个亚层共有 9 个轨道，最 多可容纳 18 个电子，也就是次外层电子数不超过 18 个。
2．构造原理的应用 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。
将阿拉伯数字放在能级符号前表示能层数，将阿拉伯数字标在能级符号右上角表示该能级上排 布的电子数，这就是电子排布式。如 N：1s22s22p3，Mg：1s22s22p63s2。
说明 ①电子所排的能级顺序为 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… ②图 1-1-2 中每个小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层。各圆圈间连线的方向表示随核 电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。
（4）能级与电子数的关系
以 s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为 1、3、5、7……的 2 倍，即 2、6、10、
14……
说明①在任一个能层中，能级符号顺序为 ns、np、nd、nf……（n 代表能层），能量依次升高，
即在第 n 层中，不同能级的能量大小顺序是 E（ns）＜E（np）＜E（nd）＜E（nf）……
1、价电子数与族序数的关系 S 区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数。ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）
d1~10ns1~2，价电子总数等于副族序数；ds 区元素特征电子排布为(n-1)d10ns1~2，价电子总数等于所在 的列序数；p 区元素特征电子排布为 ns2np1~6；价电子总数等于主族序数。
能层（n） 一 二
三
四
五
六七…
符号
KL
M
N
O
P Q…
能级
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … …
最多容纳 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
的电子数 2 8
18
32
50
72 98 2n2
（3）能级数与能层序数的关系
在任一能层，能级数=能层序数。
外围电子总数决定排在哪一族 如：29Cu 3d104s1 ，10+1=11 尾数是 1 所以，是 IB。 2、元素周期表的分区
按电子排布，可把周期表里的元素划分成 5 个区：s 区、d 区、ds 区、p 区、f 区：
s区 p 区
d区
ds 区 f 区
纵列数
1~2
13~18
3~10
11~12
族
IA、IIA IIIA~VIIA
IIIB~VIIB VIII IB、IIB 镧系、锕系
是否都是金属 除 H 外 否（非金属元素所在区域） 是（又称过渡元素） 是 【小结】元素的性质随核电荷数的递增发生周期性的变化。
1、原子半径 ㈠决定原子半径大小的因素 原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数 ，另一个是核电荷数。电子层数 越多，电子间的排斥将使原子半径增大；而当电子层数相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力 也越大，将使原子半径缩小。 ①电子能层数：电子能层数越多，原子半径越大 ②核电荷数：核电荷数越大，原子半径越小 ㈡原子半径的变化规律 ①同周期：从左到右，原子半径逐渐减小 同周期元素原子具有相同的电子能层，但随着核电荷数增多，原子核对核外电子的吸引力变大， 从而使原子半径减小 ②同主族：从上到下，原子半径逐渐增大 同主族元素自上到下，原子具有的电子能层数增多，使原子半径增大，虽然自上到下核电荷数 也增多可使原子半径减小，但由于核电荷数的增多使核对核外电子的吸引比不上由于能层的增多使 得电子负电排斥来得大，所以最终结果原子半径增大。 【小结】在同周期中影响原子半径的主要因素是核电荷数的多少，而同主族中影响原子半径的 主要因素是能层数的多少 2、电离能：（可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度） ㈠概念：气态中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电 离能。 注意：上述表述中的“气态”“基态”“电中性”“失去一个电子”等都是保证“最低能量”的条件，缺一 不可。 ㈡第一电离能的变化规律：随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化
②不同能层，能级符号相同，n 越大，能量越高，如 E（1s）＜E（2s）＜E（3s）＜E（4s）……
1．构造原理 从氢原子开始，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，
电子大多是按图 1-1-2 所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这个规律称为构造 原理。
原子结构与性质
1．能层
（1）含义：在含有多个电子的原子里，由于电子的能量各不相同，因此，它们运动的区域也
不同。通常能量最低的电子在离核最近的区域运动，而能量高的电子在离核较远的区域运动。根据
多电子原子核外电子的能量差异可将核外电子分成不同的能层（即电子层）。如钠原子核外有 11 个
电子，第一能层有 2 个电子，第二能层有 8 个电子，第三能层有 1 个电子。 （2）能层表示方法
能层
一
二
三
四
五
六
七
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……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
……
能量
低
高
最多电子数 2
8
18
32
50
……
要点诠释：电子层、次外层、最外层、最内层、内层
在推断题中经常出现与层数有关的概念，理解这些概念是正确推断的关键。为了研究方便，人
们形象地把原子核外电子运动看成分层运动，在原子结构示意图中，按能量高低将核外电子分为不
同的能层，并用符号 K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的层，统称为电子层。一个原子在基态时，
③构造原理揭示了原子核外电子的能级分布，从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如
E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E （4f）＞E（6s）等。 要点诠释：关于原子的最外层、次外层电子数
由于能级交错的原因，E（nd）＞E[（n+1）s]，当 ns 和 np 全充满时（共 4 个轨道，最多容纳 8 个电子），多余电子不是填入 nd，而是首先形成新电子层，填人（n+1）s 轨道中，因此最外层电子 数不可能超过 8 个。
电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所处的周期数。倒数第一层，称为最外层；从外向内，
倒数第二层称为次外层；最内层就是第一层（K 层）；内层是除最外层外剩下电子层的统称。以基态
铁原子结构示意图
为例：铁原子共有 4 个电子层，最外层(N 层)只有 2 个电子，次外层（M
层）共有 14 个电子，最内层（K 层）有 2 个电子，内层共有 24 个电子。