高二化學選修二第一章原子結構與性質第二課時

構造原理與電子排布式

第一節原子結構構造原理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被稱為構造原理。電子排布式按照構造原理，寫出基態原子核外電子排布的表示式。價電子排布式簡化的電子排布式。基態原子是處于最低能量狀態的原子。電子如何填入核外的不同能級以保證原子處于基態呢？有可遵循的填入順序嗎？1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d7s7pKLMNOPQ構造原理示意圖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1.構造原理——核外電子的填充規律三、構造原理與電子排布式52%45%39%70%2.能級交錯構造原理告訴我們，隨核電荷數遞增,電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層,如電子是按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d→4s的順序填充的,這種現象被稱為能級交錯。源于光譜學事實1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能量相近的能級劃為一組,稱為能級組第一能級組第二能級組第三能級組第四能級組第五能級組第六能級組第七能級組能級組記憶方法從第四能層開始，該能層的ns與np能級之間插入了(n-1)層的d能級，第六能層開始還插入(n-2)f。ns<(n-2)f<(n-1)d<np1s1該能級的電子數能層能級3.電子排布式將能級上所容納的電子數標在該能級符號的右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子。電子排布式的書寫：按照構造原理依次填入電子，電子填滿了一個能級，開始填入下一個能級。1s2s2p3s3p例如：氫到硼的基態原子的電子排布式。1s1氫1s22s22p11s22s21s22s11s2硼鈹鋰氦【課堂練習1】寫出前18號元素的電子排布式三、構造原理與電子排布式(1)原子核外電子填充的順序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np(2)各能級的能量高低順序可以表示為(n表示能層序數)①Ens＞E(n-1)s＞E(n-2)s②Enp＞E(n-1)p＞E(n-2)p③End＞E(n-1)d＞E(n-2)d④Enf＞E(n-1)f＞E(n-2)f⑤Ens＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜Enp(3)電子按照構造原理排布，會使整個原子的能量處于最低狀態，原子相對較穩定核電荷數1s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p64s11s22s22p11s22s21s22s11s21s11s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s2[He]2s1[He]2s2[He]2s22p1[He][Ar]4s1[Ar]4s2[Ar]3d14s2[Ar]3d24s2[Ar]3d34s21s22s22p61s22s22p31s22s22p63s11s22s22p51s22s22p41s22s22p21s22s22p63s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s2[Ne]3s1[Ne]3s2[Ne][He]2s22p5[He]2s22p4[He]2s22p3[He]2s22p2[Ar]3d54s1[Ar]3d54s2[Ar]3d64s2[Ar]3d74s2[Ar]3d84s2[Ar]3d104s1[Ar]3d104s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6[Ne]3s23p2[Ne]3s23p1[Ne]3s23p3[Ne]3s23p4[Ne]3s23p5[Ar][Ar]3d104s24p1[Ar]3d104s24p2[Ar]3d104s24p3[Ar]3d104s24p4[Ar]3d104s24p5[Ar]3d104s24p6原子序數元素名稱元素符號

電子排布

K

LMN1氫H2氦He3鋰Li4鈹Be5硼B6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s11s2

2s11s21s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p61s1~2

1s22s1~22p1~6

1-10號元素原子的電子排布式原子序數元素名稱元素符號

電子排布

KLMN11鈉Na12鎂Mg13鋁Al14硅Si15磷P16硫S17氯Cl18氬Ar1s22s22p6

3s11s22s22p6

3s21s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p41s22s22p63s23p51s22s22p6

3s23p61s22s22p63s1~23p1~611-18號元素原子的電子排布式

原子核外電子較多的原子，其電子排布存在交錯現象。

<m>KKK</m>K原子在排滿第二層后，先排3s、3p

能級，3d</m>

能級能量高于4s</m>

能級，故最后一個電子排入4s</m>

能級而不是3d<能級，所以它的原子結構示意圖是

。K的電子排布式：1s22s22p63s23p64s1結論：構造原理的能級交錯現象很好的解釋了電子排布規律。最外層電子數目最多不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個)。次外層最多能容納的電子數不超過18個。倒數第三層電子數不超過32個。【課堂練習2】按照構造原理，請寫出鈣和鈧的基態原子電子排布式。鈣1s22s22p63s23p64s2鈧1s22s22p63s23p64s23d11s22s22p63s23p63d14s2填充按構造原理：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p書寫按能層次序：1s→2s→2p→3s→3p→3d→4s→4p【課堂練習3】按照構造原理，請寫出21~30號元素基態原子電子排布式。原子序數元素名稱元素符號電子排布

KLMN21鈧Sc22鈦Ti23釩V24鉻Cr25錳Mn26鐵Fe27鈷Co28鎳Ni29銅Cu30鋅Zn1s22s22p63s23p63d1

4s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d5

4s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d8

4s21s22s22p63s23p63d94s21s22s22p63s23p63d104s2××1s22s22p63s23p63d1~104s221-30號元素原子的電子排布式1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1當p、d、f

能級處于全空、全充滿p6、d10、f14

或半充滿狀態p3、d5、f7時，能量相對較低，原子結構較穩定。全滿、半滿Cr1s22s22p63s23p63d54s1Cu1s22s22p63s23p63d104s1半充滿結構，能量更低更穩定全充滿結構，能量更低更穩定理想模型構造原理是一個理想模型，具有一定的局限性，對于個別過渡元素并不適用原子序數元素名稱元素符號電子排布

KLMN31鎵Ga3