能层、能级的概念以及原子结构的构造原理

第一节原子结构第1课时能层、能级、原子光谱和构造原理学业要求核心素养建构1.知道原子核外电子的能级高低顺序。

2.知道处于不同能级的电子，在一定条件下会发生激发与跃迁。

3.了解原子核外电子排布的构造原理。

4.能书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式。

『知识梳理』一、能层与能级1.能层(1)核外电子按能量不同分成能层，电子的能层由内到外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下：能层一二三四五六七符号K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50 72 98(2)能层越高，电子的能量越高：E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。

2.能级(1)同一能层还分成不同能级。

(2)能级用相应能层的序数和能级的字母代号s、p、d、f组合在一起来表示，在每一个能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f……(n表示能层)。

(3)任一能层的能级数等于该能层序数，如第三能层有3个能级( 3s、3p和3d)。

(4)s、p、d、f……能级可容纳的最多电子数为1、3、5、7……的2倍。

(5)多电子原子里，同一能层各能级的能量顺序：E(n s)<E(n p)<E(n d)<E(n f)。

3.能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数[微自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)第三能层有s、p共2个能级()(2)3d能级最多容纳5个电子()(3)第三能层最多容纳8个电子()(4)任一能层的s能级最多容纳的电子数均为2()(5)3p2表示3p能级只能填充两个电子()(6)同一原子中，2p、3p、4p电子的能量逐渐升高()(7)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为1、3、5、7……的2倍()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√二、基态与激发态、原子光谱1.基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。

高中化学选修三能层能级构造原理能层、能级和构造原理是组成原子的基本概念，对于理解原子的结构和性质非常重要。

接下来我会分别介绍这三个概念，并详细解释它们之间的关系。

能层是指电子在原子中分布的范围。

在原子核周围，分为一层一层的能层。

每个能层都有不同的能级和容纳电子的数量限制。

在最内层的能层称为K层，其次依次为L层、M层、N层等，没有明确的限制，但K、L、M层较为常见。

能级是指原子中能量相同的电子组成的一组电子。

每个能级都有固定的能量，而且在同一能层中的所有电子具有相同的能级。

能级的数量是根据能层和每个能层能够容纳的电子数量来决定的。

构造原理是根据泡利不相容原理、薛定谔方程和原子壳层结构来解释原子中电子的排布规则。

泡利不相容原理指的是原子中的电子不允许处于相同的状态，即一个原子中的电子数量不超过2n²，其中n为能层的编号。

薛定谔方程是描述电子波函数的方程，通过求解薛定谔方程，可以确定电子的能级分布。

原子壳层结构是指电子填充能层和能级时的一种排列规则，一般遵循能量最低原则，即由低能量到高能量逐个填充。

能级和能层之间的关系是，能级是能层中电子的划分，每个能层含有若干个能级。

每个能级都有固定的能量，而且在同一能层中的所有电子具有相同的能级。

能层和能级的数量是由原子的结构决定的，不同的原子具有不同的能层和能级数量。

能级和能层的存在对原子的性质有很多影响。

首先，能级和能层的存在使得原子中的电子具有一定的空间分布，从而使得原子具有一定的体积。

其次，能级和能层的分布使得原子具有一定的能量差异，从而形成能级跃迁和能层跃迁，这是原子发射和吸收光的基础。

此外，能级和能层还对原子的化学反应、电子结构和磁性性质等方面有重要影响。

综上所述，能层、能级和构造原理是理解原子结构的重要概念。

能层是电子分布的范围，每个能层包含多个能级。

能级是能量相同的电子组成的一组电子。

构造原理是根据泡利不相容原理、薛定谔方程和原子壳层结构解释电子的排布规则。

第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理1．知道原子的诞生及人类认识原子结构的演变过程。

2.熟知核外电子与能层的关系，核外电子的能级分布。

3．能根据构造原理写出1～36号元素的核外电子排布。

原子的诞生能层与能级1．原子的诞生2．宇宙中元素的组成及含量3．能层与能级(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示，n值越大，能量越高。

(2)能级①根据多电子原子中同一能层电子的能量不同，将它们分成不同的能级。

②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f……组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为n s、n p、n d、n f……填写下表：由上表可推知：a．能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s、3p、3d 3个能级。

b．s、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例)。

语句描述正误阐释错因或列举反例(1)能级就是电子层(2)每个能层最多可容纳的电子数是2n2(3)同一能层中不同能级的能量高低相同(4)不同能层中的s能级的能量高低相同(2)√(3)×同一能层中不同能级的能量高低顺序是E(n s)＜E(n p)＜E(n d)＜E(n f)……(4)×不同能层中同一种能级，能层序数越大能量越高2．在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量()A．前者大于后者B．后者大于前者C．前者等于后者D．无法确定解析：选B。

在同一个原子中，能层的能量由低到高的顺序是K、L、M、N、O、P、Q……故B正确。

3．能层序数与该能层所含能级的种类数有什么关系？不同能层的同一种能级，最多容纳的电子数相同吗？答案：能层序数等于该能层所包含的能级数。

不同能层的同一种能级，最多容纳的电子数相同。

题组一原子的诞生及原子结构理论的发展1．(2020·石家庄高二期中)下列说法中不符合现代大爆炸宇宙学理论的是()A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素C．氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子解析：选B。

原子结构与性质1.能层、能级与原子轨道(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的是不同的，按照电子的差异将其分成不同能层。

通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。

(2)能级：同一能层里的电子的也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即：。

(3)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间。

(4)原子轨道的能量关系(5)能层、能级与原子轨道的关系2．原子核外电子的排布规律(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，这个电子大多是按下图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。

如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳个电子，且自旋状态。

如2s2轨道上的电子排布图为，不能表示为。

(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是，且自旋状态。

如2p3的电子排布图为，不能表示为或。

洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在(p6、d10、f14) (p3、d5、f7)和(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。

如24Cr的基态原子电子排布式为，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。

3．电子跃迁与原子光谱(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循能使整个原子的能量处于状态，简称能量最低原理。

(2)原子的状态①基态原子：处于的原子。

②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从跃迁到状态的原子。

(3)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会或不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。

利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。

(4)基态、激发态及光谱示意图4．原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期的关系每周期第一种元素的最外层电子的排布式为n s1。

第一章原子结构与构成第一节原子结构一、能层与能级1、能层①定义：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。

②符号：K L M N O P Q（第一能层）（第二能层）（第三能层）（第四能层）（第五能层）（第六能层）（第七能层）2、能级（也称亚层）①定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级。

②符号：ns、np、nd、nf、ng、nh （n为能层序数）③容纳轨道数： 1 3 5 7 9 11 （每个轨道最多能容纳两个电子）④容纳电子数： 2 6 101418 22说明：①任一能层的能级总是从s能级开始，能层的能级数等于该能层的序数。

例：第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。

②不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。

例：1s < 2s < 3s … 2p < 3p < 4p …③同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s < p < d < f ……例：第四能层中4s < 4p < 4d < 4f④能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等。

例：2p x = 2p y = 2p z3、能层、能级、轨道数、电子数关系及规律能层：K L M N …能级：1s 2s 2p 3s3p3d 4s4p4d4f …轨道数： 1 1 3 1 3 5 1357 …电子数： 2 2 6 2 6 10 2 6 1014 …电子离核：近远电子能量：低高规律：①能层最多能容纳的电子数：2n2②能层最多能容纳的轨道数：n24、构造原理（电子排布所遵循的能级顺序）①含义：在多电子原子中，电子在能级上的排布时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。

②构造原理示意图构造原理1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p32 Ge 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 [Ar]3d 10 4s 2 4p 2 33 As 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 [Ar]3d 10 4s 2 4p 3 34 Se 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 [Ar]3d 10 4s 2 4p 4 35 Br 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 [Ar]3d 10 4s 2 4p 5 36 Kr1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6[Kr]二、基态与激发态、光谱 1、基态原子与激发态原子2、光谱与光谱分析①光谱形成的原因：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。

高中化学选修3知识点图示大全第一章原子结构与性质一.原子结构1.能级与能层2.原子轨道3.原子核外电子排布规律（1）能量最低原理现代物质结构理论证实，原子的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。

构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。

（2）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。

换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli）原理。

（3）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund）规则。

比如，p3的轨道式为或，而不是。

洪特规则特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。

即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。

前36号元素中全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。

4.基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。

②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元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1。

(2)电子排布图(轨道表示式)每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。

如基态硫原子的轨道表示式为二.原子结构与元素周期表1.原子的电子构型与周期的关系(1)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。

第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时能层与能级原子光谱构造原理一、能层与能级1．能层号（n）的关系：每个能层所容纳的最多电子数=2n2个。

2．能级：同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。

（1）能级的表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示。

（2）能级数目的确定：任一能层包含的能级数等于能层序数，如第三能层有3个能级。

（3）s、p、d、f 各能级可容纳的电子数规律是电子数分别为1、3、5、7的2倍。

（4）能级的能量顺序比较①同一能层不同能级：4s<4p<4d<4f②不同能层同一能级：1s<2s<3s<4s……，2p<3p<4p……〔拓展延伸〕根据以上的能层与能级上填充的最多电子数规律，解释为什么第五能层最多填充的电子数为50个。

二、基态与激发态原子光谱1．基态原子与激发态原子（1）基态原子：处于最低能量状态的原子。

（2）激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子；电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。

【深刻理解】基态、激发态相互间转化的能量变化基态原子／―――――吸收能量↖――――――释放能量光辐射↘／激发态原子〔特别提醒〕（1）一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。

（2）光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。

焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。

2．原子光谱与光谱分析（1）原子光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会②吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱；光谱的成因及分类（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。

【特别提醒】仔细观察锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱（图1~4），分析吸收光谱和发射光谱的不同点和相同点。

①不同点：吸收光谱：明亮背景的暗色谱线；发射光谱：暗色背景的明亮谱线②相同点：吸收的光和释放的光频率相同。