归纳与整理主要内容及教案内容

第一讲

原子结构与性质

卢海涛

考纲

1.了解原子核外电子的能级分布，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、能层、能级与原子轨道

1．能层(n)：在多电子原子中，核外电子的

是不同的，按照电子的

差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高

2．能级：同一能层里的电子的

也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用

等表示，同一能层里，各能级的能量按

的顺序升高，即

。

原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间运动状态。电子云轮廓图给出了电子在

的区域，这种电子云轮廓图也就是原子轨道的形象化描述。

提示

第一能层(K)，只有s能级；试分析前三能层与能级、原子轨道的关系。

第二能层(L)，有s、p两种能级；第三能层(M)，有s、p、d三种能级；s能级上只有一个原子轨道，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，d能级上有五个原子轨道，各能级上的原子轨道具有相同的能量。

二、基态原子的核外电子排布的三原理

1．能量最低原理

原子的电子排布遵循

能使整个原子的能量处于最低状态。

2．泡利原理

在一个原子轨道中，最多只能容纳

电子，并且这两个电子的

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

，并且

相同。

洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在

(p6、d10、f14)、

(p3、d5、f7)和

(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。

提示

基态原子：处于最低能量的原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。当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，释放一定频率的光子，这是产生原子光谱的原因。

三、电离能和电负性

1．电离能

(1)含义

第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的

，符号

，单位

。

(2)规律

①同周期：第一种元素的第一电离能

，最后一种元素的第一电离能

，总体呈现

的变化趋势。

②同族元素：从上至下第一电离能

。

③同种原子：逐级电离能越来越

(即I1

2．电负性

(1)含义：不同元素的原子在化合物中

能

力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中

的能力越

。

(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为

和锂的电负

性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有

气体未计)。

3)变化规律

①金属元素的电负性一般

，非金属元素的电负性一般

，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。

②在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐

，同主族从上至下，元素的电负性逐渐

三个要点

原子结构“三、二、一”要点

三个原理：核外电子排布三个原理——能量最低原理、泡利原理、洪特规则

两个图式：核外电子排布两个表示方法——电子排布式、电子排布图

一个顺序：核外电子排布顺序——构造原理

构造原理

绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循如下图所示的排布顺序，人们把它称为构造原理。

。

两个应用

1．电离能的应用

(1)判断金属性与非金属性强弱

(2)分析原子核外电子层结构，如某元素的In＋1≫In，则该元素的最外层电子数为n。

(3)判断化学键类型

2．电负性的应用

(1)判断一种元素是金属元素还是非金属元素，以及金属性与非金属性的强弱

(2)判断元素在化合物中的价态

(3)判断化学键类型

问题征解

请用核外电子排布的相关规则解释Fe3＋较Fe2＋更稳定的原因？

提示

Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3＋价层电子的电子排布式为3d5，Fe2＋价层电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3＋较Fe2＋更为稳定。

2.原子的核外电子排布式(图)的书写

(1)核外电子排布式：用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。例如，K：1s22s22p63s23p64s1。为了简化，通常把内层已达稀有气体电子结构的部分称为“原子实”，用该稀有气体的元素符号加方括号来表示。例如，K：[Ar]4s1。

3．基态原子的核外电子排布的表示方法(以硫原子为例)

【典例1】

(1)写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式

原子

N

Cl

Ca

Fe

Cu

电子排布式

简化电子排布式

(2)按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。

Fe

Fe3＋原子(或离子)

结构示意图

电子排布式

电子排布图

【应用1】

A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：

(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____________；

(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号

为________，C的元素符号为________；

(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为__________；

(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_________________________________。

(5)F元素的原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。