原子结构与性质

第37讲原子结构与性质第十二章物质结构与性质(选考)考点一原子核外电子排布原理1.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……表示，能量依次升高。(2)能级：同一能层里电子的也可能不同，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依次升高，即：。知识梳理能量能量能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s_____p_______特别提醒第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。核外经常出现球形哑铃形132.基态原子的核外电子排布(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：注意：所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳个电子，且自旋状态。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。(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________占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。2相反优先单独洪特规则特例：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。3.基态、激发态及光谱示意图全满半满全空1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)p能级能量一定比s能级的能量高()(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多()(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等()(4)2px,2py,2pz的能量相等()(5)2s轨道的电子排布图为()(6)2p3的电子排布图为()深度思考×√××××2.完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系能层一二三四五…符号KLMNO…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳电子数_______________……______…___226261026101422818322n23.请用核外电子排布的相关规则解释Fe3＋较Fe2＋更稳定的原因。答案26Fe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。特别提醒由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。解题探究题组一电子排布式、排布图的书写与判断1.写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式：答案原子电子排布式简化电子排布式N_________________Cl_______________________Ca_____________________Fe___________________________Cu___________________________As_________________________________1s22s22p3[He]2s22p31s22s22p63s23p5[Ne]3s23p51s22s22p63s23p64s2[Ar]4s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p3[Ar]3d64s2[Ar]3d104s1[Ar]3d104s24p32.下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是____。答案解析①、④不符合能量最低原理；②不符合洪特规则。③⑤考点二原子结构与元素性质1.原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)知识梳理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简化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______________________四419_____________________________[Ne]3s1181s22s22p63s23p6[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)每族元素的价层电子排布特点①主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点______________主族ⅤAⅥAⅦA排布特点________________②0族：He：1s2；其他ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5(3)元素周期表的分区①根据核外电子排布a.分区b.各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布价电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6通常是最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外)(n－1)d1～10ns1～2d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近②根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。注意对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。2.对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与的主族元素的有些性质是相似的，如。右下方3.元素周期律(1)原子半径能层数：能层数越多，原子半径_____核电荷数：能层数相同核电荷数越大，原子半径____①影响因素②变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐；同主族元素从上到下，原子半径逐渐。越大越小减小增大(2)电离能①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a.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。b.同族元素：从上至下第一电离能。c.同种原子：逐级电离能越来越(即I1I2I3…)。最低能量I1kJ·mol－1最小最大从左至右逐渐增大逐渐减小大＜＜(3)电负性①含义：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变化规律金属元素的电负性一般1.8，非金属元素的电负性一般1.8，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。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。吸引键合电子吸引键合电子强4.0小于大于增大减小4.第四周期中，未成对电子数最多的元素是___(填名称)。(1)它位于_____族。(2)核外电子排布式是_____________________________。(3)它有__个能层，__个能级，___种运动状态不同的电子。(4)价电子排布式______，价电子排布图___________________________。(5)属于__区。答案1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1ⅥB4724铬3d54s1d5.为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？答案Mg：1s22s22p63s2P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。用此观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。特别提醒(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。(4)同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。