化学选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构精品教案设计

这是一份化学选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构精品教案设计，共9页。教案主要包含了能层与能级，基态与激发态　原子光谱，构造原理与电子排布式，电子云与原子轨道，泡利原理等内容，欢迎下载使用。


一、能层与能级
1．能层
(1)核外电子按能量不同分成能层并用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。
(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)。
2．能级
(1)定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。
(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，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。
(3)能层、能级与最多容纳的电子数
由上表可知：
①能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。
② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。
③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是2n2。
【注】(1)不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。
(2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns(3)不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。例如：1s<2s<3s<4s……
二、基态与激发态 原子光谱
1．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子eq \(,\s\up21(吸收能量),\s\d15(释放能量，主要形式为光))激发态原子。
2．光谱
(1)原子光谱
不同元素原子的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吸收光谱或发射光谱。
(2)原子光谱的成因及分类
(3)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
【注】(1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。
(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。
(3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
（4）焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
三、构造原理与电子排布式
1．构造原理
（1）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。
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……。
能级交错
【注】电子能量高低
①相同能层，不同能级：ns②英文字母相同的不同能级：1s<2s<3s<4s
③不同能层不同能级：ns<(n-2)f<(n-1)d④相同能层，相同能级：电子能量相同。
2．电子排布式
(1)电子排布式中能级符号右上角的数字表示该能级的电子数。如：Al原子电子排布式中各符号、数字的意义为
(2)写出下列原子或离子的电子排布式：
①8O：1s22s22p4；
②19K：1s22s22p63s23p64s1；可简写为[Ar]4s1；
③17Cl：1s22s22p63s23p5；可简写为[Ne]3s23p5；
④16S2－：1s22s22p63s23p6。
【注】①电子排布式书写时，电子填入按能级顺序，氮最终按能层顺序排列。
②24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1
价层电子排布式
价层电子：主族元素的最外层电子，过渡元素不仅最外层电子，次外层电子及某些元素倒数第三层电子。
Cl的价层电子排布式：3s23p5
K的价层电子排布式：4s1
四、电子云与原子轨道
1．概率密度
用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则P/V称为概率密度，用ρ表示。
2.电子云
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
【注】电子云只是形象的表示电子出现在个点的概率高低，二实际上并不存在。
3．电子云轮廓图
为了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。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。
4．原子轨道
(1)定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)形状
①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如，p电子云轮廓图是呈哑铃状的。
(3)各能级所含有原子轨道数目
【注】原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。
(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1．电子自旋与泡利原理
(1)自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。
2．电子排布的轨道表示式
(1)在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。
(2)表示方法：以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为
通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
3．洪特规则
(1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
(2)特例
在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。
相对稳定的状态eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(全充满：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充满：p3、d5、f7))
如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
【注】洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。
4．能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。
【注】每个电子核外运动状态均不相同。如铝原子核外共有13种不同运动状态的电子。
【总结】核外电子排布的表示方法
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
原子(离子)结构示意图
含义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子排布式
含义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子排布式
含义
为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
实例
K：[Ar]4s1
价电子排布式
含义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式
实例
Al：3s23p1
轨道表示式
含义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
电子式
含义
化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式
实例