基态原子的核外电子排布原子轨道

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
实例 Al:
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。 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:
。
(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。
③形状。
球形
一
三 哑铃形
(2)原子轨道。 ①定义:电子在原子核外的一个_空__间__运__动__状__态__。 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
M ……
能级
1s
2s 2p
3s 3p 3d ……
原子轨道数
1 1 _3_ 1 _3_ _5_ ……
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。
(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:
2.在d轨道中电子排布成
而不能排布成
,
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
【解析】选D。当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电 子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,称为洪特规则,根据 题意知,4个电子占据不同的轨道且自旋方向相同,所以其根据是洪特 规则。
(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。
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
2.原子光谱:不同元素的原子发生_跃__迁__时会吸收或释放不同的光, 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。 3.光谱分析:在现代化学中,利用_原__子__光__谱__上的特征谱线来_鉴__定__元__素__ 的分析方法。
【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。
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 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
【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)为什么钾原子的原子结构示意图不是
,而是
呢?
提示:由于出现能级交错现象,钾原子排满第一层和第二层后,再排第 三层时,先排满3s能级、3p能级,最后一个电子进入4s能级而不是3d
能级,所以它的原子结构示意图为
。
(3)为什么原子核外最外层的电子数不超过8个? 提示:由于能级交错的原因,E(nd)>E(n+1)s,当ns和np充满时(共4个 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。
合作探究·核心归纳 (1)原子光谱形成的原因是什么? 提示:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,从而形成原 子光谱。 (2)电子跃迁时只吸收能量吗? 提示:不是。电子从低能量轨道跃迁到高能量轨道时吸收能量,从高能 量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量。
(3)霓虹灯的发光原理与氢原子光谱相同吗? 提示:基本相同,都是气体在较高的电压激发下发生电子的跃迁产生的。
【补偿训练】图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是 ( )
【解析】选D。燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子 跃迁时能量以光的形式释放出来导致的,而平面镜成像则是光线反射 的结果。
探究2 核外电子排布规则 研读教材·自主认知
1.原子核外电子运动状态的描述: (1)电子云。 ①定义:处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分 布的形象化描述。 ②含义:用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概 率大小。
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。
(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、 (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。
原子轨道名称
1s
2s 2px、2py、2pz
3s 3px、3py、3pz
…… ……
电子云 轮廓形状
_球__形
球形 _哑__铃__形
球形 _哑__铃__形
…… ……
2.核外电子排布的规则:
构造原理 最
低
2
相反
↓↑
自旋状态
优先单独占据
合作探究·核心归纳 1.原子核外电子运动状态的描述:
s能级的原子轨道图(球形对称)
p能级的原子轨道图(哑铃形)
(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。
B.Cr:3d44s2
C.Ar:3s23p6
D.Ni:3d84s2
【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。
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: (1)概念:将_能__级__上所排布的电子数标注在该能级符号_右__上__角__,并按 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 _1_s_22_s_2_2_p_6_3_s_1 ,也可简化为_[_N_e_]_3_s_1。