第2課時構造原理與電子排布式電子云與原子軌道第一章原子結構和性質第一節原子結構【學習目標】1、了解原子核外電子排布的構造原理，掌握1~36號元素基態原子的核外電子排布式。2.認識電子云與原子軌道.【復習回顧】原子核外電子排布能層能級符號：KLMNOPQ能量：K→Q依次升高符號：s、p、d、f、g...能級數=能層序數(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的能層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能層。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個電子。(3)原子最外層電子數目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電子)。按順序寫出1-4每個能層上的能級？

我們已經知道1-18號元素在每個能層上的排布，那么，核外電子在各能級中的排布是怎么樣的呢？能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數HHe122226

6

610

10142電子首先填入能量最低的1s能級，直至將該能級填滿。LiBe2122當1s能級填滿之后，電子優先填入能量較低的2s能級，直至填滿。能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數2262610261014BCNOFNe221222223224225226在1s、2s能級填滿后，電子填入2p能級，直至2p能級填滿。能層KLMN能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數2262610261014NaMgAlSi······Ar226122622262122626核外電子在能級中的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p22622

根據核外電子在能層中的排布規律，分析K中電子在能級中的排布順序，并畫出K的原子結構示意圖。能層KLMN最多電子數281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f19K226261最外層電子數不超過8核外電子在能級中的排布順序：1s→2s→2p→3s→3p→4s20Ca226262

K、Ca的光譜學實驗均表明，二者最外層填充的電子均在4s能級。當4s能級填滿后，下一個電子應該填充在哪個能級？能層KLMN最多電子數281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fSc2262621M層不是最外層，電子數不超過181s→2s→2p→3s→3p→4s→3d1.構造原理（1）概念：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。每一行對應一個________。能級每個小圈表示一個________。連線方向：表示_____________________。電子填入能級的順序能層三、構造原理與電子排布式K1sL2s2pM3s3p3dN4s4p4d4fO5s5p5d5fP6s6p6dQ7s7p1s2s2p3s3p4s3d4p能級交錯構造原理能級交錯：隨核電荷數增大，電子并不總是填滿一個能層后再填入下一個能層。核外電子在能級中的排布順序1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s5d4f6p7s6d5f7p構造原理規律：

；

ns→(n-2)f→(n-1)d→np

特別提醒：

構造原理的順序是電子填入能級的順序，而不是能級的能量高低順序，按照構造原理順序填充電子可使原子的總能量最低。例如:原子序數15~20：E(4s)<E(3d)；原子序數>20：E(4s)>E(3d)。如何表示電子在各能級中的填充狀態呢？（1）概念：將能級上所容納的電子數標在該能級符號右上角，并按照能層從低到高的順序排列的式子。2.電子排布式（2）書寫方法：eg：基態N原子的電子排布式:1s22s22p3①先按構造原理填入電子

②后按能層次序書寫【練一練】2.電子排布式8O:19K:21Sc:26Fe:1s22s22p41s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d64s2請你寫出下列基態原子的核外電子排布式。（3）簡化電子排布式【練一練】寫出下列基態原子的簡化電子排布式。①14Si：______________②20Ca：_________________③22Ti：_____________ [Ne]3s23p2[Ar]4s2[Ar]3d24s2簡化為：[Ne]3s1Na的核外電子排布式：1s22s22p63s1

為書寫更加方便，可以把內層電子達到稀有氣體結構的部分，

以相應稀有氣體元素符號外加方括號來表示，這樣得到的式子稱為簡化電子排布式。2He10Ne18Ar簡化電子排布式要寫到最大簡化Na簡化電子排布式：[Ne]3s1(1)[X]也稱為“原子實”,表示內層電子已達到稀有氣體結構的部分;(2)原子實通常不參與成鍵;原子實外的電子稱為價層電子，價層電子在化學反應中可能發生電子變動，決定元素的化學性質。2.電子排布式如：Si的簡化電子排布式為:[Ne]3s23p2

價層電子排布式為：3s23p2

價電子①主族或零族元素：價電子=最外層電子②副族元素：價電子一般包括最外層的電子和倒數第二層甚至倒數第三層部分電子（4）價層電子排布式

元素周期表只給出價層電子排布。練習：寫出基態Fe的價電子排布式3d64s2【練習】

寫出基態24Cr、29Cu的核外電子排布式。

24Cr：

1s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d104s129Cu：1s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d54s1√√??2.電子排布式8班【練習】

寫出基態24Cr、29Cu的核外電子排布式。

24Cr：

1s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d104s1半充滿全充滿29Cu：1s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d54s1注：①當p、d、f能級處于全空、全充滿（p6、d10、f14

）或半充滿（p3、d5、f7

）時，能量相對較低，原子結構較穩定；√√??②構造原理是一個理論模型，并不是所有基態原子的電子排布都符合。2.電子排布式（6）離子電子排布式由最外層向內層失去電子，同層則按能級由高低的順序失電子Cl－

：

Fe2+：

Fe3+：

1s22s22p63s23p6

1s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d52.電子排布式【練習】試寫出基態Cl-、Fe2+和Fe3+的電子排布式。二

電子云與原子軌道7班宏觀物體核外電子質量很大速度較慢位移可測能量可測軌跡可描述（畫圖或函數描述）很小很快（接近光速）位移、能量不可同時測定不可確定1920年，海森堡提出著名的海森堡測不準原理：無法同時精確測量某個電子在某一時刻的位置和動量。1920年，海森堡提出著名的海森堡測不準原理：無法同時精確測量某個電子在某一時刻的位置和動量。1926年奧地利物理學家薛定諤提出：可以用一個數學方程描述核外電子的運動狀態，為近代量子力學奠定了理論基礎。量子力學指出：一定空間運動狀態的電子并不在玻爾假設的線性軌道上運動，而是

，只是出現的

概率不同，薛定諤（1933年諾貝爾物理學獎獲得者）核外電子的運動特點(核外電子運動空間的不確定性與概率)在核外空間各處都可能出現新知探究可以算出它們的概率密度分布。1.概率密度

用P表示電子在某處出現的概率，V表示該處的體積，則

稱為概率密度，用ρ表示。

新知探究一、電子云與原子軌道---表示電子在核外運動的狀態氫原子1s電子的概率密度分布圖小點不是電子本身，小點是1s電子在原子核外出現的概率密度的形象描述。小點越密，表明概率密度越大。由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。不代表電子的運動軌跡。新知探究2.電子云氫原子1s電子的概率密度分布圖電子云圖很難繪制,使用不方便,故常使用電子云輪廓圖1s電子的電子云輪廓圖繪制過程將出現概率90%的空間圈出來常把電子在原子核外空間出現的概率P=90%的空間圈起來,即為電子云輪廓圖。新知探究3.電子云輪廓圖s電子云只有一種空間伸展方向

規律：①任一能層的s電子的電子云形狀相同，均為球形（無方向性）。

②同一原子的能層越高，s電子云半徑越大。思考·討論觀察上圖你能得出什么結論？原因：電子能量越高，電子在離核更遠的區域出現的概率越大，電子云越來越向更大的空間擴展。問題2：為什么能層越高，s電子的電子云半徑越大？p能級的電子云輪廓圖px、py、pz的電子云輪廓圖——啞鈴形①p電子云輪廓圖是啞鈴形的，每個p能級有3個相互垂直的電子云(3種空間伸展方向)，分別以px、py、pz表示，右下角標x、y、z分別是P電子云在直角坐標系的取向。②在同一能層中px、py、pz的能量相同。③p電子輪廓圖的平均半徑隨能層的增大而增大。新知探究3.電子云輪廓圖d電子云輪廓圖是花瓣形。有5種空間伸展方向。f電子云輪廓圖有7種空間伸展方向。3.電子云輪廓圖知識·拓展(1)含義：把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原