第十二章 物质结构与性质(选修3)
第一节 原子结构与性质
本节共设计1个学案
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1.了解原子核外电子的排布原理及能级分布,能用电子排布式表示常见元素(1~36号)原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。
2.了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。
3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。
4.了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。
一、原子核外电子排布原理
1.能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系
2.原子轨道的形状和能量高低
(1)轨道形状
①s电子的原子轨道呈球形。
②p电子的原子轨道呈哑铃形。
(2)能量高低
①相同能层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf。
②形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s<…。
③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,如npx、npy、npz轨道的能量相等。
3.原子核外电子的排布规律
(1)三个原理
①能量最低原理:原子的核外电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图:
②泡利原理:在一个原子轨道里最多只能容纳 2个电子,而且自旋方向相反。
③洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。
洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低。如 24Cr的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1,而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
[思考] Mn的电子排布式能否书写为1s22s22p63s23p64s23d5?并说明理由。
提示:不能。当出现d能级时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前,如Mn:1s22s22p63s23p63d54s2正确,Mn:1s22s22p63s23p64s23d5错误。
(2)基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法 书写规则 以硫原子为例
电子排布式 按电子排入各电子层中各能级的先后顺序,用能级符号依次写出各能级中的电子数,同时注意特例 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 用“[稀有气体]+价层电子”的形式表示 [Ne]3s23p4
电子排布
图(轨道表
示式) 用方框(或圆圈)表示原子轨道,用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子,按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写
价电子
排布式 仅用基态原子电子排布式中的价态电子排布 3s23p4
原子结构示意图 用电子分层排布表示
4.电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
①基态→激发态: