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基态原子的核外电子排布
课时1
第1章
第
2
节
学
习
目
标
1.了解构造原理，知道基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。
2.会书写1～36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式(重、难点)。
电子层 能级 原子轨道
原子结构示意图 电子排布式
电子的原子轨道
核外电子运动状态的逐步细化：
电子如何分布在各原子轨道上呢？
新课导入
内
容
索
引
目标一　基态原子的核外电子排布
目标二　19~36号元素基态原子的核外电子排布
基态原子的核外电子排布
< 目标一 >
1.基态原子的核外电子排布原则
能量最低原理
原子核外电子按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于最低的能量状态
氢原子的原子轨道有1s、2s、2px、2py、2pz等，但其核外的唯一电子在基态时只能处在能量最低的1s轨道上。
例
1.基态原子的核外电子排布原则
泡利不相容原理
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋状态不同，用 表示，或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子
N
S
N
S
基态氦原子的能级和核外电子排布示意图
1.基态原子的核外电子排布原则
洪特规则
对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同。
基态碳原子的能级和核外电子排布示意图
1. 适用于基态原子，也适用于基态离子；
2. 是针对电子填入能量相同的轨道的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。
2.基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序——构造原理
随着原子序数的递增，基态原子的“外层电子”按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序如图所示：
能级交错
电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。
3.电子排布式与轨道表示式
(1)电子排布式
表示方法：在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目。
K：1s22s22p63s23p64s1
电子层
能级
该能级上容纳的电子数
写出基态氧原子的电子排布式。
1s22s22p4
例
为避免电子排布式书写烦琐，可把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[ 　]”表示。
简化电子排布式
如： S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
表示S的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同
简化为
写出基态钙原子的简化电子排布式。
例
Ca：[Ar]4s2
(2)轨道表示式
表示方法：用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。
1s
2s
2p
3s
3p
Al：
1个方框表示1个轨道
箭头表示1个电子及其自旋状态（用“↑↓”表示2个自旋状态不同的电子）
电子层数
原子轨道类型
单电子
没有电子的轨道称为空轨道
写出基态氯原子的轨道表示式。
例
1~18号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式
1.基态硼原子的电子排布式和轨道表示式分别如何表示？核外电子共有几种运动状态？有几个未成对电子？有几对成对电子？
提示　基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1，轨道表示式为
，核外一共有5种运动状态的电子，有1个未成对的电子，2对成对电子。
2.正误判断
(1)基态氮原子的电子排布式为1s22s12p4，违背了能量最低原理
(2)基态O原子的轨道表示式为 ，违反了洪特规则
(3)基态K原子的简化电子排布式为4s1
(4)基态6C原子的电子排布式为1s22s22
(5)3d6的轨道表示式为
√
×
√
×
×
3.按要求填空。
(1) O元素基态原子电子排布式：　　　　　　　。
(2)Na元素基态原子的轨道表示式：　　　　　　　　　　　　。
(3)Ca元素基态原子电子排布式：　　　　　　　　　。
1s22s22p63s23p64s2
返回
1s22s22p4
4.氧元素基态原子核外未成对电子数有　 个；写出3p轨道上有2个未成对电子的原子的元素符号：　　　；M层上有2对成对电子的原子最外层共有　 种不同运动状态的电子。
2
Si或S
6
书写基态原子的轨道表示式时，要兼顾三条原则，不能顾此失彼，防止出现以下错误：
①违反泡利不相容原理： ；
②违反洪特规则： 或 ；
③违反能量最低原理： 。
易错警示
19~36号元素基态原子的核外电子排布
< 目标二 >
能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低。——洪特规则的特例(没有普适性)
1s22s22p63s23p63d44s2
1s22s22p63s23p63d104s1
1s22s22p63s23p63d54s1
1s22s22p63s23p63d94s2
铬Cr：
铜Cu：
半满
写出Cr、Cu元素基态原子的电子排布式和轨道表示式。
24
29
全满
6个未成对电子(最多)
1.第4周期的基态原子中，4s能级只有一个电子的原子共有几种？
提示　一共有3种。4s能级只有1个电子，即4s1。情况一是按照构造原理的能级顺序正常填充未填满的结果，即K元素；情况二是按照洪特规则特例，即原子轨道处于全充满、半充满或全空状态时能量最低填充的结果，即Cr元素和Cu元素。
2.如何书写铬原子的简化电子排布式和Cr3+电子排布式？
提示　铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1，Cr3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。
3.为什么Fe3+的稳定性强于Fe2+？
提示　基态铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，当失去4s轨道上的2个电子时变成Fe2+，Fe2+电子排布式为[Ar]3d6，而Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5，3d轨道为半充满稳定结构。
4.为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？
提示　由于E(nd)＞E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。
5.正误判断
(1)1~36号元素中基态Cr原子未成对电子数最多
(2)基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d94s2
(3)基态Sc原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p64s23d1
√
×
×
6.按要求写出下列原子的电子排布式或轨道表示式。
(1)基态硫原子的轨道表示式：_____________________________________。
(2)基态Mn原子的简化电子排布式：____________。
(3)基态As原子最外层电子的轨道表示式：_________________。
(4)基态Ge原子的电子排布式：_____________________________________。
(5)基态Cu+核外电子排布式为______________________________。
[Ar]3d54s2
1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)
1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
1.(2025·齐齐哈尔八中高二期末)以下是一些同学书写的某些原子的2p能级或3d能级中的电子排布情况，其中违反了洪特规则的是
A. B.
C. D.
√
2.某元素基态原子的4p能级填充了一半电子，该元素的原子序数是
A.15 B.33 C.35 D.51
√
3.A、B、C、D、E均为36号之前的元素，请完成下列空白。
A原子中只有一个电子层且只含1个电子；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子；C原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1；D的一种核素的质量数为59，中子数为31；E元素基态正三价离子的3d轨道为半充满。
(1)A的原子轨道形状为　　　。
(2)B的元素名称：　 ，画出B的最外层电子轨道表示式：　　　 　　　　。
(3)C的基态原子核外电子空间运动状态有　　　种。
(4)D2+的核外电子排布式是　　　　　　　　　　　　　。
(5)E的元素符号为　 ，E元素基态原子的3d、4s能级电子排布式为　　 　。
球形
氧
9
1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)
Fe
3d64s2
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