原子结构与性质-复习课件.ppt

1、第一章 原子结构与性质复习一、能层与能级一、能层与能级能层：能层：按电子能量的高低及离核远近划分。按电子能量的高低及离核远近划分。一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七K K、L L、M M、N N、O O、P P、Q Q离核由近到远离核由近到远电子能量从低到高电子能量从低到高各电子层所能容纳的最多电子数？各电子层所能容纳的最多电子数？K K、L L、M M、N N、O O、P P、Q Q 2 8 18 32 50 2n2 能能 层层 K L M N OK L M N O 能能 级级 1S 2s 2p 3s3p3d 4s 4p 4d 4f 5s5p1S 2s 2p 3s3p3d 4s 4p

2、4d 4f 5s5p 最多电子数最多电子数 2 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 一、能层与能级一、能层与能级1、能级：、能级：同一能层的电子能量也有差别，按能量同一能层的电子能量也有差别，按能量不同分成能级。不同分成能级。1 1、能级符号：、能级符号：nsns、npnp、ndnd、nfnf（n n代表能层）代表能层）2 2、不同的能层分别有多少个能级？、不同的能层分别有多少个能级？能级数能层序数（能级数能层序数（n n）3 3、各能级可容纳的最多电子数是？、各能级可容纳的最多电子数是？s、p、d、f可容纳的电子数依次是可容

3、纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍的两倍 二、构造原理二、构造原理1 1、各能级的能量低高顺序、各能级的能量低高顺序ns (n-2)f (n-1)d np即：即：1s2s2p3s3p4s3d 4p5s4d5p6s4f-2 2、电子排布式、电子排布式依构造原理用数字在能依构造原理用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数级符号右上角表明该能级上排布的电子数,再按能层高低排列的式子。再按能层高低排列的式子。根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布，这样的电子排布出几乎所有元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的

4、。是基态原子的。（能级交错）（能级交错）ns np nd nf 根据构造原理，写出根据构造原理，写出N、P、K 原子的电原子的电子排布式。（基态）子排布式。（基态）小结：从电子排布式可以看出电子尽先排在小结：从电子排布式可以看出电子尽先排在能量低的能层里。在同一能层中也是先排在能量低的能层里。在同一能层中也是先排在能量低的能级里。能量低的能级里。1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 1N：P：1s1s2 22s2s2 22p2p3 31s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p3 3K：练习练习知识积累不符合构造原理。不符合构造原

5、理。原因：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、原因：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、或半充满状态具有较低的能量和较大的稳定性或半充满状态具有较低的能量和较大的稳定性如对于如对于CrCr原子而言，外围电子呈原子而言，外围电子呈3d3d5 54s4s1 1排排布时，布时，3d 3d、4s4s轨道上的电子均为半满状轨道上的电子均为半满状态时，整个体系的能量最低。态时，整个体系的能量最低。全充满：全充满：s2 p6 d10 f14半充满：半充满：s1 p3 d5 f7全全 空：空：s0 p0 d0 f0相对相对稳定稳定状态：状态：原子实原子实：电子排布式书写过繁，可以把内层电：电子排布式书写过

6、繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实原子实”。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。钠钠NaNa的核外电子排布为：的核外电子排布为：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1，其中第其中第1 1、2 2电子层与原子核组成原子实，电子层与原子核组成原子实，也可写作也可写作Ne3sNe3s1 1。NeNe是指与氖是指与氖 NeNe（1s1s2 22s2s2 22p2p6 6）的结构相同。）的结构相同。钾钾K K的电子排布为：的电子排布为：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6

7、 64s4s1 1，也可写作也可写作Ar4sAr4s1 1。(简化电子排布式简化电子排布式)铜铜CuCu为：为：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s1 1，也可写作也可写作Ar3dAr3d10104s4s1 1。(简化电子排布式简化电子排布式)练习：试写出练习：试写出8 8O O、1414Si Si、2626FeFe的简化的简化 电子排布式。电子排布式。说明：在化学反应中，原子的外围电子发生说明：在化学反应中，原子的外围电子发生变化而变化而“原子实原子实”不受影响，所以描述原子不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去核外电子排布

8、时，也可以省去“原子实原子实”，仅写出原子的外围电子排布式仅写出原子的外围电子排布式（对主族元素对主族元素的原子，外围电子又称价电子）的原子，外围电子又称价电子）如：如：O O：2S2S2 22P2P4 4 Si:3S Si:3S2 23P3P2 2 Fe:3dFe:3d6 64S4S2 2下列各原子或离子的电子排布式错误的下列各原子或离子的电子排布式错误的是（是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar 1s22s22p63s23p6BBC练习练习 1：练习练习2(1)电子排布式为电子排布式为1s22s22p63

9、s23p6 某微粒，某微粒，则该微粒符号是则该微粒符号是_(2)某元素原子的价电子构型为某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此则此元素在周期表的位置是元素在周期表的位置是_Cl-或或Ar第第3 3周期，第周期，第VIAVIA族族三、能量最低原理、基态与激发态、光谱三、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态能量处于最低状态.2.基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子处于最低能量的原子叫处于最低能量的原子叫基态原子基态原子;当基态原子的电子吸收能量后当基态原子的电子吸收能量后,

10、电子会跃迁到较高电子会跃迁到较高能级成为能级成为激发态原子激发态原子。释放能量释放能量3.基态、激发态相互转化与能量转化的关系基态、激发态相互转化与能量转化的关系基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸收能量吸收能量4.光谱与光谱分析光谱与光谱分析:（1）光谱：）光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释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的电子放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。（2）光谱分析：）光谱分析：利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素如：如：

11、1868年根据太阳光谱中有一条地球已知元年根据太阳光谱中有一条地球已知元素中所没有的鲜黄色的明线，发现了元素氦。素中所没有的鲜黄色的明线，发现了元素氦。核外电子质量小，运动空间小，运动核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机只能指出其在核外空间某处出现的机会多少会多少概率。概率。1、核外电子运动的特征、核外电子运动的特征四、电子云与原子轨道四、电子云与原子轨道2 2、核外电子运动状态的描述、核外电子运动状态的描述 电子云：电

12、子在核外出现的概率图。电子云：电子在核外出现的概率图。描述核外电子运动特征的图象。描述核外电子运动特征的图象。电子云中的小黑点：并不是表示原子电子云中的小黑点：并不是表示原子核外的一个电子核外的一个电子,而是表示电子在此空而是表示电子在此空间出现的机率。小黑点密度大的地方间出现的机率。小黑点密度大的地方说明电子出现的机会多，而小黑点密说明电子出现的机会多，而小黑点密度小的地方说明电子出现的机会少。度小的地方说明电子出现的机会少。S S能级的原子轨道能级的原子轨道S S能级的原子轨道是球形对称的能级的原子轨道是球形对称的.3、原子轨道、原子轨道-把电子出现的概率约为把电子出现的概率约为90%的空

13、间圈出来，人们把这种电子云轮的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。廓图称为原子轨道。P P能能级级的的原原子子轨轨道道P P能级的原子轨道是哑铃能级的原子轨道是哑铃状的状的,每个每个P P能级有能级有3 3个原个原子轨道子轨道,它们相互垂直它们相互垂直,分分别以别以P P x x,P,Py y,P,PZ Z表示表示.（1 1）s s原子轨道是原子轨道是球形球形对称，对称，ns ns 能级各有能级各有1 1个轨道个轨道 （只有一个伸展方向）（只有一个伸展方向）（2 2）p p原子轨道是是原子轨道是是哑铃状哑铃状的，的，npnp能级各有能级各有3 3个轨道个轨道 （有三个伸展方向）（有

14、三个伸展方向）（3 3）d d原子轨道是原子轨道是花瓣形花瓣形的，的，ndnd能级各有能级各有5 5个轨道个轨道 （有五个伸展方向）（有五个伸展方向）（4 4）f f原子轨道原子轨道形状复杂形状复杂，nfnf能级各有能级各有7 7个轨道个轨道 （有七个伸展方向）（有七个伸展方向）说明：说明：（1）随）随n越大，原子轨道的半径越大。越大，原子轨道的半径越大。（2）不同能层的同种能级的原子轨道形）不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。状相似，只是半径不同。在多电子原子中，电子填充原子轨道在多电子原子中，电子填充原子轨道时，能量高低有如下规律：时，能量高低有如下规律：（1）相同能层上原

15、子轨道能量高低：）相同能层上原子轨道能量高低：nsnpndnf（2）形状相同的原子轨道能量高低：）形状相同的原子轨道能量高低：1s2s3sMgAl NaNaMgAl Na+MgMg2+2+AlAl3+3+（2 2）同主族元素的原子或离子半径从）同主族元素的原子或离子半径从上到下渐大上到下渐大 如：如：LiNaK FLiNaK F-ClCl-BrFF-NaNa+MgMg2+2+AlAl3+3+（上一周期元素所形成的阴离子与下（上一周期元素所形成的阴离子与下一周期元素所形成的阳离子有此规一周期元素所形成的阳离子有此规律：阴前阳下，径小序大）律：阴前阳下，径小序大）比较微粒半径大小的规律比较微粒半径

16、大小的规律（4 4）同种元素形成的微粒半径大小为：）同种元素形成的微粒半径大小为：阳离子阳离子 中性原子中性原子 阴离子，价态越高的阴离子，价态越高的微粒半径越小微粒半径越小 如：如：FeFe3+3+FeFe2+2+Fe HFe H+HHHH-电离能电离能（1 1）电离能的概念）电离能的概念 定义：定义：气态电中性基态原子失去一个电子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最低能量叫做转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做该原子的第一电离能该原子的第一电离能()；如再继续失去一；如再继续失去一个电子，变成正二价的基态正离子所需要吸收个电子，变成正二价的基态正离子所需要吸收的

17、最低能量叫做第二电离能的最低能量叫做第二电离能(I(I2 2)；其余类推，；其余类推，即：即：I I I I2 2 I I3 3 2+2+3+3+（二）电离能（二）电离能I I（2 2）元素第一电离能的意义：）元素第一电离能的意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；相反越难一个电子；相反越难(2)第一电离能的周期性第一电离能的周期性图图5.16 第一电离能的周期性第一电离能的周期性(3)(3)第一电离能的变化规律第一电离能的变化规律同一周期中同一周期中自左至右，第一电

18、离能一般增加，但有一些波动。自左至右，第一电离能一般增加，但有一些波动。当电子结构为全充满或半充满时，其第一电离能当电子结构为全充满或半充满时，其第一电离能相应较大。相应较大。同一族中同一族中主族（包括主族（包括IIIBIIIB族族),),自上而下第一电离能依自上而下第一电离能依次减小次减小;副族副族,自上而下第一电离能变化幅度较小自上而下第一电离能变化幅度较小,且且规律性也差规律性也差 反常例反常例 Li 5.39 Li 5.39 Be 8.32 Be 8.32 B 8.30 B 8.30（特小）（特小）1s1s2 2 2 2 P P1 1 C 11.26 C 11.26 N 14.53 N

19、 14.53 O 13.62 O 13.62（特小）（特小）1s1s2 2 2 2 P P4 4 F 17.42 F 17.42 Ne 21.57 Ne 21.57 思考思考1：N(2s22p3)的第一电离能偏大，而的第一电离能偏大，而B(2s22p1)的第一电离能偏小？为什么？的第一电离能偏小？为什么？N原子的特征电子构型为原子的特征电子构型为p轨道半充满，较稳轨道半充满，较稳定定(不易电离不易电离)，B 原子失去一个原子失去一个2p电子后变电子后变成成2s22p0的稳定结构。的稳定结构。思考思考2：为何：为何IA族元素一般只能失去一个电子？族元素一般只能失去一个电子？IA族元素的特征电子构

20、型为族元素的特征电子构型为ns1，电离一，电离一个电子后变成稳定结构。个电子后变成稳定结构。学与问学与问2 2、这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什、这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？么联系？从表中可以看出，从表中可以看出，NaNa的第一电离能的第一电离能较小，第二电离能突然增大，表明较小，第二电离能突然增大，表明NaNa易易失去一个电子，成失去一个电子，成+1+1价离子；而价离子；而MgMg在第在第三电离能、三电离能、AlAl在第四电离能发生突变，在第四电离能发生突变，故故MgMg、AlAl的化合价分别为的化合价分别为+2+2、+3+3(4)(4)小结小结:影响电离能的因素影响电离能的因素

21、电离能的数值大小主要取决于：电离能的数值大小主要取决于：原子的核电荷数原子的核电荷数原子半径原子半径原子的电子构型原子的电子构型思考思考1 1：第一电离能与原子半径之间的关系如何？：第一电离能与原子半径之间的关系如何？原子半径原子半径r r大时，电子离核远，受核的引力大时，电子离核远，受核的引力小，较易电离，从而电离能较小。小，较易电离，从而电离能较小。思考思考2 2：电离能与金属活泼性之间的关系如何？：电离能与金属活泼性之间的关系如何？电离能越小，金属的活泼性越强。电离能越小，金属的活泼性越强。（1 1）有关概念：）有关概念：化学键化学键元素相互化合时，相邻原子之元素相互化合时，相邻原子之间

22、产生的强烈的作用力叫做化学键。间产生的强烈的作用力叫做化学键。键合电子键合电子元素相互化合时，原子中用于元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。形成化学键的电子称为键合电子。电负性电负性用来描述不同元素的原子对键用来描述不同元素的原子对键合电子吸引能力的大小。合电子吸引能力的大小。19321932年，鲍林（年，鲍林（PaulingPauling）首先提出了电）首先提出了电负性的概念。鲍林指定氟（负性的概念。鲍林指定氟（F F）的电负性）的电负性为为4.04.0，从而求出其它元素的电负性。，从而求出其它元素的电负性。电负性电负性（2 2）电负性的意义：电负性越大的原子，对键）电负

23、性的意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。合电子的吸引力越大。（3 3）电负性大小的标准：以氟的电负性为）电负性大小的标准：以氟的电负性为4.04.0和锂的电负性为和锂的电负性为1.01.0作为标准。作为标准。（4 4）电负性的变化规律：）电负性的变化规律：电负性是一个相对数值电负性是一个相对数值在同一周期中，从左到右电负性增加在同一周期中，从左到右电负性增加在同一族中，自上而下电负性下降在同一族中，自上而下电负性下降 思考：电负性最大的前三种和最小的元素分别是什么？思考：电负性最大的前三种和最小的元素分别是什么？F F的电负性的电负性(4.0)(4.0)最大，其次是最大，其次是O(

24、3.5)O(3.5)和和N(3.0)N(3.0)。电负性最小的元素是电负性最小的元素是CsCs和和Fr(0.7)Fr(0.7)。电负性的应用电负性的应用a.a.判断元素的金属性和非金属性判断元素的金属性和非金属性第一电离能越大，电负性越大，金属第一电离能越大，电负性越大，金属性越弱，非金属性越强性越弱，非金属性越强第一电离能越小，电负性越小，金属第一电离能越小，电负性越小，金属性越强，非金属越弱性越强，非金属越弱1.81.8金属金属非金属非金属类金属类金属电负性的应用电负性的应用b.b.判断化学键的性质和键的极性判断化学键的性质和键的极性电负性差电负性差XX与化学键的性质与化学键的性质XX非金

25、属单质非金属单质X=0X=0非极性共价非极性共价键键XX1.71.7极性共价键极性共价键XX1.71.7离子键离子键练习：练习：1、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（）A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电 子云子云Bs能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球 壳内运动壳内运动Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原能级原 子轨道也在增多子轨道也在增多D与与s电子原子轨道相同，电子

26、原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能电子原子轨道的平均半径随能 层的增大而增大层的增大而增大 D分析：电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子分析：电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故裹，故选项选项A错误错误。电子在核外空间一定范围内出现，好。电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，象带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，故形象地称它为故形象地称它为“电子云电子云”2 若某基态原子的外围电子排布为若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则，则 下列说

27、法正确的（下列说法正确的（）A该元素基态原子中共有该元素基态原子中共有3个电子个电子 B该元素原子核外有该元素原子核外有5个电子层个电子层C该元素原子最外层共有该元素原子最外层共有3个电子个电子D该元素原子该元素原子M能层共有能层共有8个电子个电子B3下列图象中所发生的现象与电子的跃迁下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（无关的是（）A B C DD5电子由电子由3d能级跃迁至能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接能级时，可通过光谱仪直接 摄取（摄取（）A电子的运动轨迹图像电子的运动轨迹图像 B原子的吸收光谱原子的吸收光谱C电子体积大小的图像电子体积大小的图像 D原子的发射光谱原子的发射

28、光谱B4对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色 光。产生这一现象的主要原因光。产生这一现象的主要原因 （）A电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C氖原子获得电子后转变成发出红光的物质氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 A A6 6、下图中，能正确表示基态硅原子的是（、下图中，能正确表示基态硅原子的是（）A B C DA A7

29、人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的向相反的2个电子，称为个电子，称为“电子对电子对”；将在同一；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电未成对电子子”。以下有关主族元素原子的。以下有关主族元素原子的“未成对电子未成对电子”的说法，错误的是（的说法，错误的是（）A核外电子数为奇数的基态原子核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中其原子轨道中一定含有一定含有“未成对电子未成对电子”B核外电子数为偶数的基态原子核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中其原子轨道中一定不含一定不含“未成对电子未成对电子”C核外电子数为偶数的基态原子核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中其原子轨道中可能含有可能含有“未成对电子未成对电子”D核外电子数为奇数的基态原子核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中其原子轨道中可能不含可能不含“未成对电子未成对电子”B D8当碳原子的核外电子排布由当碳原子的核外电子排布由 转变为转变为 时，下列说法正确的是（时，下列说法正确的是（）A碳原子由基态变为激发态碳原子由基态变为激发态 B碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态 C碳原子要从外界环境中吸收能量碳原子要从外界环境中吸收能量 D碳原子要向外界环境释放能量碳原子要向外界环境释放能量 AC