2025版高考化学一轮总复习教案第五章物质结构与性质元素周期律第十六讲原子结构原子核外电子排布考点二原子核外电子的排布及应用

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知识梳理
1．能层和能级、电子云和原子轨道
(1)能层(用n表示能层序数)
核外电子按能量不同分成能层，电子的能层由内向外排序，通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。每层最多容纳电子数为 2n2 ，最外层电子不超过 8 个(K层为最外层时不超过2个)，次外层不超过 18 个。
(2)能级
同一能层里的电子按能量不同将其分成不同的能级，通常用 s、p、d、f 等表示；同一能层里，各能级的能量按 s、p、d、f 的顺序依次升高。
[微点归纳] 各能级所在能层的取值
ns(n≥1)，如1s、2s、…；
np(n≥2)，如2p、3p、…；
nd(n≥3)，如3d、4d、…；
nf(n≥4)，如4f、5f、…。
(3)电子云
①电子云是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。
②同一原子的能层越高，s电子云半径 越大 ，是由于电子的能量依次 增大 ，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空间扩展。
(4)原子轨道
量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态(空间运动状态种类＝原子轨道数目)称为一个原子轨道，即电子在核外经常出现的区域，其中电子云轮廓图就是这种区域的描述，故这种电子云轮廓图就是 原子轨道 形象化的描述。
[微点归纳] 原子轨道与能层、能级的关系解读
①第一能层(K层)只有s能级，有1个原子轨道；第二能层(L层)有s、p两种能级，有4个原子轨道；第三能层(M层)有s、p、d三种能级，共有9个原子轨道。
②同一能级的不同原子轨道具有相同的能量(如2px、2py、2pz的能量相同)。
③不同能层的形状相同的原子轨道具有的能量随能层序数(n)增大而升高，如能量：1s<2s<3s等。
2．基态和激发态 原子光谱
(1)基态和激发态
①基态原子：处于 最低能量 状态的原子。
②激发态原子：基态原子吸收能量后，它的电子会跃迁到 较高 能级，变为激发态原子。
(2)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，用光谱仪摄取各种元素原子的 吸收光谱 或 发射光谱 ，总称原子光谱。利用原子光谱上的 特征谱线 来鉴定元素，称为光谱分析。
(3)基态、激发态和原子光谱的关系
3．基态原子的核外电子排布
(1)核外电子排布“三原则”
[微点归纳] 核外电子排布规律的解读
(1)能量最低原理：能量最低的原子轨道指的是电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道。
(2)洪特规则特例：当能量相同的原子轨道(简并轨道)在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。例如，24Cr的电子排布式为1s22s22p63s2 3p63d54s1,29Cu的电子排布式为1s22s22p63s33p63d104s1。
(2)构造原理与电子排布式
①构造原理
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，如图所示：
注意：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
[微点归纳] 由构造原理可知，从第三能层开始，不同能层的能级出现“交错现象”，如E(3d)>E(4s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等，即E(ns)②电子排布式(书写时，能层低的能级写在左侧，不能完全按构造原理顺序书写)
电子排布式是表示原子核外电子排布的一种式子。根据 能量最低原理 按能级进行排序，进而在ns、np、nd等符号的右上角用数字表示出该能级的 电子 的数目。例如，基态Cu原子： 1s22s22p63s23p63d104s1 ，其简化电子排布式： [Ar]3d104s1 。
③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 变动 的能级称为价电子层(简称价层)。Fe的简化电子排布式为 [Ar]3d64s2 ，价层电子排布式为 3d64s2 。
(3)电子排布的轨道表示式(又称电子排布图)
轨道表示式是表述电子排布的一种图式，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 (或未成对电子)。箭头同向的单电子称自旋 平行 。
[微点归纳] 三类电子排布式的比较
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
……
……
……
……
容纳
最多
电子
数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
……
……
……
……
2
8
18
32
……
……
……
2n2
原子轨道
轨道形状
轨道数目
s
球形
1
p
哑铃形
3
d
—
5
f
—
7
项目
表示方法
应用示例
(以磷原子为例)
电子
排布式
用能级符号右上角数字表示该能级的电子数
1s22s22p63s23p3
简化电子
排布式
用稀有气体结构代替已充满的能层(电子层)
[Ne]3s23p3
价层电子
排布式
原子在参与化学反应时能够用于成键的电子排布，主族元素价电子排布就是最外层电子排布
3s23p3