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第一讲原子结构与性质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。1．原子核外电子排布规律及其表示方法。2．元素性质的周期性变化规律及其应用。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。能量能量能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)3．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。核外经常出现原子轨道轨道形状轨道个数sp13球形纺缍形试分析前三能层与能级、原子轨道的关系。提示第一能层(K)，只有s能级；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。构造原理2个自旋状态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。单独占据一个轨道自旋状态全满半满全空什么是基态原子和激发态原子？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。最低能量IkJ·mol－1(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I1I2I3…)。最小最大从左至右逐渐增大逐渐减小大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)。吸引键合电子吸引键合电子强4.0(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。小于1.8大于1.8增大减小三个要点原子结构“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。交错现象从图中可看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。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)判断化学键类型我的警示在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：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。必考点88基态原子的核外电子排布及表示方法1．能层、能级、原子轨道及其最多容纳电子数的关系能层n一二三四五…n符号KLMNO……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s………原子轨道11313513571………最多容纳电子数22626102610142………281832……2n22.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。(2)核外电子排布图：用□表示原子轨道，↑和↓分别表示两种不同自旋方向的电子。如氧原子的核外电子排布图可表示为。核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数。(3)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。(4)构造原理是书写基态原子的电子排布式的依据，也是绘制基态原子的电子排布图的主要依据之一。3．基态原子的核外电子排布的表示方法(以硫原子为例)表示方法举例原子结构示意图电子式电子排布式1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4电子排布图【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电子排布式简化电子排布式NClCaFeCu(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。FeFe3＋原子(或离子)结构示意图电子排布式电子排布图①铁原子最外层电子数为________，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是_____________________________。②请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。解析(2)根据构造原理，先写26号铁原子(基态)的电子排布式，画出原子结构示意图，依据洪特规则，画出电子排布图。答案(1)原子电子排布式简化电子排布式N1s22s22p3[He]2s22p3Cl1s22s22p63s23p5[Ne]3s23p5Ca1s22s22p63s23p64s2[Ar]4s2Fe1s22s22p63s23p63d64s2[Ar]3d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1(2)FeFe3＋原子(或离子)结构示意图电子排布式[Ar]3d64s2[Ar]3d5电子排布图①24s上的2个电子和3d上的1个电子②结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。(1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为其原子轨道数1、3、5、7……的二倍；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四能层的能级排布顺序(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。【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。解析(1)A元素基态原子的次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为：，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为：。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)22p必考点89原子结构与元素性质变化1．原子结构与周期表的关系周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p62.周期表的分区与原子的价电子排布的关系分区元素分布外围电子排布s区ⅠA族、ⅡA族ns1～2p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6(He除外)d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2【典例2】下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一种化学元素。(1)下列________(填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f(2)如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：①原子核对核外电子的吸引力，②形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol－1)：锂XY失去第一个电子519502580失去第二个电子729645701820失去第三个电子1179