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第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
课时二 构造原理与电子排布式
学习目标
结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，能够熟练书写1~36号元素的电子排布式。
构造原理
01
构造原理
能层 K L M N 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
填入电子数
1s→2s → 2p→ 3s → 3p
以基态17Cl为例，其核外电子按能级填充：
【思考 讨论】
核外电子在能级中的排布顺序：
2
2
6
2
5
01
构造原理
每一行对应一个________。
1.构造原理
——核外电子的填充规律
以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
绝大多数原子核外电子的填充顺序符合构造原理中的能级顺序。
能层
每个小圈表示一个________。
能级
连线方向：表示_____________________。
电子填入能级的顺序
01
构造原理
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
1s；2s 2p；3s 3p；
存在着能级交错
构造原理规律：
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
4s 3d 4p；5s 4d 5p;
6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
01
构造原理
1.构造原理
E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
相同能层：
同类能级：
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
能级交错：
随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。
电子填充是按3p→4s→3d的顺序
而不是按3p→3d→4s的顺序
01
构造原理
能层序数大，但能级的能量不一定高。部分能级有交错现象。
[思考]
为什么K原子的原子结构示意图不是 ,而是
K原子在排满第二层后，先排布3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图是 。
电子排布式
02
电子排布式
2.核外电子排布表示方法
填充
1) 电子排布式
用能级、各能级上的电子数来表示，并按照能层从左到右的顺序排列的式子
电子填满了一个能级，
开始填入下一个能级。
N 原子的电子排布式
电子数
能级符号
能级序数
02
电子排布式
1) 电子排布式
从 H 到 C 的基态原子电子排布式如下:
1s1→1s2→1s22s1→1s22s2→1s22s22p1→1s22s22p2
氢　氦　　锂　　铍　　　 硼　　　 碳
【适用范围】
基态原子、简单离子
O2-：先写O原子的电子排布式为1s22s22p4
再_________，所以O2-的电子排布式为_________。
先写原子的电子排布式
→再考虑得失电子的情况。
1s22s22p6
得2个电子
02
电子排布式
1s2 2s22p6 3s23p6 4s2
钙Ca
+20
2
8
8
2
【巩固 评价】根据构造原理写出基态20Ca核外电子排布式和原子结构示意图。
02
电子排布式
铁Fe
+26
K层
L层
M层
2
8
14
2
N层
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
注意书写：
1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6
【巩固 评价】根据构造原理写出基态26Fe核外电子排布式和原子结构示意图。
02
电子排布式
1-36号元素基态原子的电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li 1s2 2s1
4 铍 Be 1s2 2s2
5 硼 B 1s2 2s22p1
6 碳 C 1s2 2s22p2
7 氮 N 1s2 2s22p3
8 氧 O 1s2 2s22p4
02
电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
9 氟 F 1s2 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 钠 Na 1s2 2s22p6 3s1
12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2
13 铝 Al 1s2 2s22p6 3s23p1
14 硅 Si 1s2 2s22p6 3s23p2
15 磷 P 1s2 2s22p6 3s23p3
16 硫 S 1s2 2s22p6 3s23p4
02
电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
17 氯 Cl
18 氩 Ar
19 钾 K
20 钙 Ca
21 钪 Sc
22 钛 Ti
4s1
4s2
4s2
3d1
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
3d2 4s2
02
电子排布式
充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！
1) 电子排布式
2.核外电子排布表示方法
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能级交错
有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr 和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1，可见构造原理是被理想化了的。
书写顺序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……
电子填充顺序(构造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……
02
电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
23 钒 V
24 铬 Cr
25 锰 Mn
26 铁 Fe
27 钴 Co
28 镍 Ni
29 铜 Cu
30 锌 Zn
1s2 2s22p6 3s23p6
3d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d4 4s2
×
3d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d8 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d9 4s2
×
3d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
不符合构造原理
构造原理是被理想化的
02
电子排布式
原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式
K L M N O
31 镓 Ga
32 锗 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氩 Ar
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p3
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p4
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p5
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p6
02
电子排布式
2)简化电子排布式
2.核外电子排布表示方法
如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示：
Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
【练一练】写出下列基态原子的简化电子排布式
①14Si：______________； ②19K：_________________；
③21Sc：_____________； ④26Fe：_______________。
[Ne]3s23p2
[Ar]4s1
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
稀有气体的原子序数非常重要！
02
电子排布式
3) 价层电子排布式
为突出化合价与电子排布的关系，在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层。
如Na的简化电子排布式 [Ne]3s1，价层电子排布为______。
3s1
通常,元素周期表只给出价层电子排布。
价电子的位置：
1）主族、零族元素：最外层电子。
Cl的价层电子排布式：3s23p5
2）副族和第VIII族元素：
价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
Cr的价层电子排布式为3d54s1
02
电子排布式
1.按照构造原理写出稀有气体2He、10Ne、18Ar、36Kr、54Xe和86Rn的基态原子的最外层电子排布；除氦外它们的通式是什么？
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6
通式：ns2 np6
【思考 讨论】
2He
10Ne
18Ar
36Kr
54Xe
86Rn
02
电子排布式
【思考 讨论】
2. 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1。 试问: [Ne]的意义是什么？仿照该式，写出8O、14Si和22Ti的简化电子排布式。
[Ne]表示内层电子已达到稀有气体Ne结构的部分，可称为原子实。
带有原子实的电子排布式称为简化电子排布式。
02
电子排布式
【思考 讨论】
2. 电子排布式可以简化，如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1。 试问: [Ne]的意义是什么？仿照该式，写出8O、14Si和22Ti的简化电子排布式。
8O
14Si
22Ti
[He] 2s22p4
[Ne] 3s23p2
[Ar] 3d24s2
该元素的上一周期的稀有气体
02
电子排布式
[Ne]3s1
11Na 1s22s22p63s1
3s1
简化
简化
电子排布式
简化电子排布式
价层电子排布式
简化电子排布式和价层电子排布式
只有价电子层的电子排布式称为价层电子排布式
02
电子排布式
【思考 讨论】
3. 请写出26Fe、33Ga基态电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。
基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p1
简化电子排布式： [Ar]3d64s2 [Ar] 3d104s24p1
价层电子排布式： 3d64s2 4s24p1
26 Fe 33Ga
02
电子排布式
【思考 讨论】
4. 请写出Na+ 、 Fe3+、Cl-电子排布式。
Fe3+
Na+
Cl-
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p63d5
1s22s22p63s1
1s22s22p6
03
课堂总结
构造原理与电子排布式
电子排布式的书写
电子填充: 依据构造原理
书写电子排布式：按能层序号由低到高;
构造原理
E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
相同能层：
同类能级：
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
课堂练习
04
课堂练习
1.解释以下问题：
1)最外层不超过8个
2)倒数第二层电子数不超过18个
3)倒数第三层电子数不超过32个
ns2 np6
ns2 (n-1)d10np6
ns2 (n-2)f14 (n-1)d10np6
构造原理的规律 ns→(n-2)f→(n-1)d→np (n为能层序数)
04
课堂练习
2．下列各基态原子或离子的电子排布式书写错误的是
A．K 1s22s22p63s23p6
B．F 1s22s22p5
C．Mg2+ 1s22s22p6
D．O2- 1s22s22p6
A
04
课堂练习
3.A、B、C、D是四种短周期元素。A、B、C同周期，C、D同主族，
A的原子结构示意图为 ，B是同周期除稀有气体外半径最大的
元素，C的最外层有五个电子。回答下列问题：
(1)A为____(写出元素符号，下同)。
(2)B为_____，简化电子排布式是________。
(3)C为___，核外电子排布式是______________。
(4)D为___，价层电子排布式是______。
Si
Na
[Ne]3s1
P
1s22s22p63s23p3
N
2s22p3
04
课堂练习
4.判断正误
(1)p能级的能量一定比s能级的能量高( )
(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( )
(4)2px、2py、2pz的能量相等( )
(5)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
(6)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2( )
×
×
×
×
√
×
04
课堂练习
5.第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：
(1)硅原子占据电子的能级符号有__________________，其中占据电子的能量最高的能级符号为___，该能层已经容纳了__个电子。
1s、2s、2p、3s、3p
3p
2
04
课堂练习
解析：硅位于元素周期表第三周期，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为14－2－2－6－2＝2。
04
课堂练习
解析：N原子位于元素周期表第二周期，共2个能层，符号分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个电子。
(2)N原子中，有电子占据的最高能层符号为____，该能层已经容纳的电子数为___个。
L
5
04
课堂练习
(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有___个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为______________。
解析：通过比较，可以得出规律，能层数与元素原子所在的周期数相等，故Ga有4个能层，每层的电子数为2、8、18、3。
4
2∶8∶18∶3
04
课堂练习
6.根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。
①4s____3d；②6s____4f____5d。
3、根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式
①2He：____； ②8O：_________；
③10Ne：_________； ④14Si：______________；
⑤18Ar：______________； ⑥19K：_________________；
⑦21Sc：__________________； ⑧27Co：___________________。
＜
＜　 ＜
1s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d74s2
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