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第一节 原 子 结 构
1.1.2 构造原理与电子排布式　
电子云与原子轨道
人教版高中化学选必二
新课导入
核外电子按能量不同分成能层。电子的能层由内向外排序。
同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分成不同能级。
电子是怎样进入各能层和能级的？
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。
目录
03
04
构造原理与电子排布式
01
电子云与原子轨道
02
PART 01
·构造原理与电子排布式·
SAFE USE EDUCATION
构造原理
以 事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 的顺序称为构造原理。
光谱学
能级
能层
能级
填入能级
即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……。
每一行对应一个_______
每个小圈表示一个______
连线方向表示电子___________的顺序
电子排布式
将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。
能级
右上角
如氮原子的电子排布式为
电子数
能级
电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。
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
电子排布式
书写要求：充入电子时按构造原理，而书写时按能层次序
Sc：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
1
4s
2
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……
简化电子排布式
Na的电子排布式为1s22s22p63s1，可简化为[Ne]3s1，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。
能级交错
6s4f5d6p
1s
2s2p
3s3p
4s3d4p
5s4d5p
7s5f6d7p
从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象：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
一般规律为ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
构造原理是思维模型，是假想过程
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。
构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实。
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
均不符合构造原理，构造原理是被理想化了的。
理解：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。
价电子层（价层）
为突出化合价与电子排布的关系，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)。
如：Ni的简化电子排布式为___________，价层电子排布为______。
[Ar]3d84s2
3d84s2
价电子的位置：
主族、零族元素：最外层电子。
Cl的价层电子排布式：3s23p5
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
离子的电子排布式
先写原子的电子排布式，再考虑得失电子的情况
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_________。
1s22s22p6
得2个电子
主族元素的原子，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子。如Fe位于第四周期第Ⅷ族，其原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6，Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。
原子得到电子时，一般总是填充到最外能层未填满的能级上。
课堂练习
√
1.下列各基态原子或离子的电子排布式错误的是
A.Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B.O2－：1s22s22p4
C.Cl－：[Ne]3s23p6
D.Ar：1s22s22p63s23p6
2.根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式和简化电子排布式。
(1)8O：____________________；
(2)14Si：________________________；
(3)18Ar：_________________________；
(4)19K：________________________；
(5)21Sc：_____________________________；
(6)26Fe：_____________________________。
1s22s22p4、[He]2s22p4
1s22s22p63s23p2、[Ne]3s23p2
1s22s22p63s23p6、[Ne]3s23p6
1s22s22p63s23p64s1、[Ar]4s1
1s22s22p63s23p63d14s2、[Ar]3d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2、[Ar]3d64s2
课堂练习
PART 02
·电子云与原子轨道·
SAFE USE EDUCATION
概率密度
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的 不同，可用概率密度(ρ)表示。
概率密度ρ＝ (P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。
线性轨道
概率
电子云
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图
小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。
小点越密，表明概率密度越大。
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
电子云：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。不代表电子的运动轨迹。
电子云轮廓图
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。
①绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。
②绘制电子云轮廓图：把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来。
电子云轮廓图的绘制过程
球形轮廓图
电子云轮廓图
同一原子的 s 电子的电子云轮廓图
1.所有原子的任一能层的s能级电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。
2.同一原子的能层越高，s电子云半径越大。由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
3. s电子云只有一种空间伸展方向。
4.除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。
电子云轮廓图
Px 、Py、 Pz的电子云轮廓图
①p电子云轮廓图是哑铃形。能层序数越大，p电子云半径越大。
②无论2p、3p还是4p…..都有3个相互垂直的电子云(3种空间伸展方向)，分别称为Px、Py、Pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。
③同一能层中px、py、pz的能量相同。
原子轨道
量子力学把电子在原子核外的一个_____________称为一个原子轨道。
因此常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。
空间运动状态
不同能层的不同能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道，故能层序数越大，原子轨道半径越大。
ns原子轨道
nd原子轨道有5个
np原子轨道有3个
nf 原子轨道有7个
原子轨道
能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的形状和取向
K 1s 1 1s 球形 ——
L 2s 1 2s 球形 ——
2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 互相垂直
M 3s 1 3s 球形 ——
3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 互相垂直
3d 5 …… …… ……
N 4s 1 4s 球形 ——
4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 互相垂直
4d 5 …… …… …...
4f 7 …… …… ……
原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目=n2。
课堂练习-正误判断
(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转(　　)
(2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子(　　)
(3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(　　)
(4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等(　　)
×
×
√
×
课堂练习
1.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是
A.图1中的每个小点表示1个电子
B.图2表示1s电子只能在球体内出现
C.图2表明1s轨道呈球形，有无数条对称轴
D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置
√
课堂小结
构造原理
能级交错
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;
电子云&原子轨道
s电子的原子轨道呈 形
p电子的原子轨道呈_______形
球
哑铃
ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np
课堂练习
√
1.下列各基态原子或离子的电子排布式错误的是
A.Mg2＋ 1s22s22p6
B.Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5
C.O2－ 1s22s22p6
D.Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
课堂练习
√
2.某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法不正确的是
A.该元素原子中共有25个电子
B.该元素原子核外有4个能层
C.该元素原子最外层共有2个电子
D.该元素原子M能层共有8个电子
课堂练习
√
3.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是
A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加
B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动
C.电子云是笼罩在原子核外的云雾
D.电子云轮廓图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小
课堂练习
4.元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题：
(1)电子排布式中的n＝___；原子中能量最高的是____电子，其电子云在空间有___________________方向，原子轨道呈_____形。
(2)元素X的名称是____。
2
2p
三种互相垂直的伸展
哑铃
氮
构造原理与电子排布式
电子云与原子轨道
人教版高中化学选必二

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