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第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 原子光谱
构造原理与电子排布式
第一章 原子结构与性质
人教2019版高中化学选择性必修二
本课时知识导图
原子
原子核
核外电子
质子
中子
→
带正电
→
不带电
→
带负电
不带电
【思考与讨论】
核外电子是怎样排布的？有什么规律呢？
原子的构成
分层排布
一低四不超
一、能层与能级
1.能层
(1)分类依据
在多电子的原子里核外电子的能量是不同的，根据核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，即电子层。
电子层
能层
能层越高，电子的能量越高
①原子是由原子核和核外电子组成;
②核外电子是分层排布的;
③离核越远的电子,能量越高。
(2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数
一、能层与能级
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2=2×12 8=2×22 18=2×32 32=2×42 50=2×52 72=2×62 98=2×72
能层序数1、2、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。能层越高,电子的能量越高。
能量的高低顺序为E(K)电子的能层由内向外排序,其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下:
①先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。
②每一层最多容纳电子数：2n2个。
③最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
④次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
核外电子的排布能量规律:
①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的电子层上，然后由内 向外依次排布在能量逐渐升高的电子层。
②能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为:
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
核外电子的排布数量规律:
2.能级
在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为不同的能级 。分别用字母s、p、d、f等表示。
能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
一、能层与能级
①同一能层的电子,又被分成不同能级,分别用相应能层的序数和字母表示，
如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等依次用
等表示。能级数=能层序数，任一能层的能级总是从s能级开始,能级的字
母代号按s、p、d、f……排序,每个能级最多可容纳的电子数依次为自然
数1、3、5、7……的2倍。
②每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。
③不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。
点拨
3.能层、能级与最多容纳的电子数
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 ……
符号 K L M N O P Q ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… ……
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… ……
2 8 18 32 …… …… …… 2n2
由上表可知：
(1)能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 个能级。
(2)s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为 、 、 、 的2倍。
(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是 (n为能层的序数)。
等于
3
1
3
5
7
2n2
小结
在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：ns(2)不同电子层形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s；
2p<3p<4p。
(3)相同电子层形状相同的原子轨道能量的高低：2px＝2py＝2pz。
判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)
（1）2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为1∶3。(　　)
（2）能量关系：E(1s)＜E(2s)＜E(3p)＜E(3d)＜E(4s)。(　　)
（3）能级能量一定比s能级的能量高。(　　)
（4）能层序数大，该能层中能级的能量一定高。 (　　)
（5）原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。 (　　)
（6） 2d表示L层上的d能级(　　)
练一练
√
×
×
×
×
×
1.基态原子与激发态原子
二、基态与激发态　原子光谱
最低能量
吸收
释放
能量较高
基态原子
激发态原子
(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。
(1)原子光谱的成因及分类
吸收光谱
发射光谱
特征谱线
2．原子光谱与光谱分析
定义：不同元素的原子，电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原子的发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。
发射光谱
吸收光谱
特征:暗背景,亮线, 线状不连续
特征:亮背景，暗线，线状不连续
2．原子光谱与光谱分析
(2)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
2．原子光谱与光谱分析
(3)原子光谱的应用
He 氦
①发现新元素
②检验元素
不同元素的焰色试验
烟火
③生产生活
霓虹灯
(1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一(　　)
(2)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关(　　)
(3)产生激光的前提是原子要处于激发态(　　)
(4)电子跃迁时只吸收能量(　　)
(5)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量(　　)
(6)激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性(　　)
判断正误
√
×
√
×
√
×
1.下列各能层不包含d能级的是
A.O能层 B.P能层 C.M能层 D.K能层
2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为
A.6 B.10 C.14 D.15
3.元素Na的焰色试验呈黄色，从能量变化的角度其光谱类型属于
A.发射光谱 B.吸收光谱
C.连续光谱 D.线状光谱
一、 能层与能级
能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ...
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6
2 8 18 32 50
小结
二、基态与激发态 原子光谱
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
发射光谱
吸收光谱
能量较高
能量最低
根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？
猜想一：
+19
2 8 9
1s22s22p63s23p63d1
猜想二：
+19
2 8 8 1
1s22s22p63s23p64s1
×
√
三、构造原理与电子排布式
1.构造原理——核外电子的填充规律
(1)内容： 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。如下图所示:
能层
能级
填入能级
1 2 2 ， 3 3 4 ，
3 4 5 ， 4 5 6 ，
4 5 6 7 ， 5 6 7 8
构造原理规律：
1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
（2）理论依据：构造原理
元素核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和核外电子，就得到一个基态原子的电子排布
电子填满一个能级，就开始填入下一个能级
存在着能级交错.
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。
如氮原子的电子排布式为
能级
右上角
电子数
能级
2.电子排布式
[应用体验]
(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：__________________； ⑧26Fe：___________________。
＜
＜　 ＜
1s2
1s22s22p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d64s2
特别提醒
从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
即：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，这种现象称为能级交错。一般规律为ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。
电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示___________________________________________________________。
试写出上题1中②O ④Si ⑥K ⑦Sc ⑧Fe的简化电子排布式
②O__________；④Si__________；⑥K_______；
⑦Sc _________；⑧Fe__________。
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_
[He]2s22p4
[Ne]3s23p2
[Ar]4s1
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
3.简化电子排布式
[应用体验]
根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式
①24Cr：___________________，__________。
②29Cu：____________________，___________。
③33As：______________________，_____________。
④35Br：______________________，______________。
1s22s22p63s23p63d54s1　 [Ar]3d54s1
1s22s22p63s23p63d104s1　 [Ar]3d104s1
1s22s22p63s23p63d104s24p3　 [Ar]3d104s24p3
1s22s22p63s23p63d104s24p5　 [Ar]3d104s24p5
4.价层电子排布式
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______，试写出下列原子的价层电子排布式
①13Al：_______；②32Ge：_______；③34Se：_______。
5.稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构，除氦外最外层电子的排布通式为_______。
[Ar]3d84s2
3d84s2
3s23p1
4s24p2
4s24p4
ns2np6
1.下列说法中正确的是
A.1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布
B.3p2表示3p能级有两个原子轨道
C.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D.同一原子中，2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多
练习
2请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式。
(1)11Na：___________；
(2)16S：______________；
(3)34Se：______________________；
(4)20Ca：_________________；
(5)26Fe：___________________；
(6)30Zn：____________________。
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p63d104s24p4
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d104s2

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