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第一章
第一节 原子结构
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第2课时
构造原理与电子排布式
要求熟练书写1～36号元素名称及元素符号
基态原子是处于最低能量状态的原子。
电子如何填入核外的不同能级以保证原子处于基态呢？
思考
有可遵循的填入顺序吗？
1936 年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理
——从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序
——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
每一行对应一个________。
能级
每个小圈表示一个________。
连线方向：表示_____________________。
电子填入能级的顺序
一、构造原理
1. 概念：
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
一、构造原理
2. 构造原理规律：
ns→(n-2)f→(n-1)d →np
规律
能量相近的能级划为一组,称为能级组
第一能级组
第二能级组
第三能级组
第四能级组
第五能级组
第六能级组
第七能级组
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
电子填入轨道次序图
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
能级交错是指能层数较大的某些轨道的能量反而低于能层数较小的某些轨道的能量的现象。
一、构造原理
3. 能级交错：
构造原理告诉我们，随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层,如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。
从第3电子层开始出现此现象。
如：E4s源于光谱学事实
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
【例】请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。
第一步 根据构造原理列出能级排布的顺序
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级排布顺序
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
填充电子数
第二步 将核外电子依次填入其中
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级排布顺序
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
填充电子数
2
2
6
2
6
2
5
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
Na：1s2 2s22p6 3s1
能层序数
能级符号
该能级上排布的电子数
Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
K
L
M
N
按构造原理充入电子，但按能层次序书写
K
L
M
二、电子排布式
1.概念：
1s1
该能级的电子数
能层
能级
2.电子排布式的书写——“三步法”书写基态原子电子排布式
第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s??
第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。
?
课堂练习：写出下列原子的电子排布式：
O：_______________　 Cl：_________________
S：_________________ Al：________________
P： _________________ Ar：_________________
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p4
1s22s22p4
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p1
二、电子排布式
1-36号元素基态原子的电子排布式
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
按构造原理充入电子,按能层次序书写
充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序！
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能级交错
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……
3.电子排布式的书写
二、电子排布式
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
二、电子排布式
3.电子排布式的书写
构造原理的补充说明
作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用。
如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。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
1. 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。
2. 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
课堂练习：
（1）按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的基态原子的最外层电子排布； 除氦外它们的通式是什么？
He 1s2 Ne 2s22p6 Ar 3s23p6
Kr 4s 24p6 Xe 5s 25p6 Rn 6s 26p6
通式：ns2np6
【思考与讨论】
课本P11
（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:上式方括号里的符号的意义是什么？请仿造钠原子的简化电子排布式，写出第8号元素氧、第14号元素硅和第29号元素铜的简化电子排布式。
Na：1s22s22p63s1
[Ne]3s1
简化为
表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
简化电子排布式方括号里的符号表示内层电子已达到稀有气体结构的部分，又叫原子实，通常不参与成键。
O：1s22s22p4
简化为
[He]2s22p4
Si：1s22s22p63s23p2
Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
[Ne]3s23p2
[Ar]3d104s1
【思考与讨论】
课本P11
(3)为突出化合价与电子排布式的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）。例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2,价层电子排布为3d64s2。元素周期表只给出价层电子排布。请从书中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布。
Na：3s1
Al：3s2 3p1
Cl：3s2 3p5
Mn：3d5 4s2
Br：4s24p5
【思考与讨论】
课本P11
课堂练习：请写出S2-、 29Cu2+ 、Fe2+、Fe3+离子的电子排布式？
S2- ：1s22s22p63s23p6
Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9
特别提醒：1、原子失去电子时，总是先失去最外层电子。一般来说，主族元素只失去最外层电子，而副族(包括第Ⅷ族)元素可能会进一步失去内层电子。
2、原子得到电子形成阴离子时，得到的电子填充在最外层的能级上。
3、离子最外层电子可能超过8个
Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6
Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5
2.简化电子排布式
将原子中已经达到稀有气体元素原子结构的部分用稀有气体元素加方括号代替。
如：Ti原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2简写为[Ar]3d24s2
3.价层电子排布式
对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子
如：Cl的价层电子排布式为3s23p5 化合价为-1、+3、+5、 +7….
对于副族(包括第VIII族)元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子
小结：
1. 原子的电子排布式
如：26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
如：Mn的价层电子排布式为3d54s2。 化合价为+6、+7….
4. 离子的电子排布式的书写：
(1)判断该原子变成离子时会得到电子或失去电子数。
(2)原子失去电子时，总是先失去最外层电子。一般来说，主族元素只失去最外层电子，而副族元素可能会进一步失去内层电子。
(3)原子得到电子形成阴离子时，得到的电子填充在最外层的能级上。
(4)离子最外层电子可能超过8个
如：Cl－ 电子排布式为1s22s22p63s23p6
Zn2+电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
小结：
课堂练习1：下列化学用语的应用错误的是( @45@ )。
A. ????????????+ 的电子式:

B. ????????????+ 的结构示意图:
?
C.基态 ???????? 的电子排布式: ????????????????????????????????????????????????
D.基态 ???????? 的简化电子排布式: [????????]????????????
?
A
课堂练习2：某原子的电子排布式为 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ,下列说法中不正确的是( @49@ )。
A.该元素原子核外共有25个电子
B.该元素原子核外有4个能层
C.该元素原子最外层有2个电子
D.该元素原子 ?? 能层共有8个电子
?
D
课堂练习3：判断下列表达式正确的是（ ）
A、1s22p1属于基态；
B、1s22s2 2p63s2 3p63d54s1属于激发态；
C、1s22s2 2p63d1属于激发态；
D、1s22s2 2p63p1属于基态；
C
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)
能级交错
课堂小结

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