基态原子的核外电子排布)
基态原子的核外电子排布全面版
三、价电子 1．与___化__学__性_质_______密切相关的最外层原 子轨道上的电子，称为价电子。 2．为了便于研究化学性质与核外电子间的关 系，人们常常只表示出原子的_价__电__子___排布。
思考感悟 价电子就是最外层电子吗？ 【提示】 不是。价电子是指决定元素化学性质 的电子。最外层电子是价电子，但有的内层电子 也是价电子，如铁原子3d轨道上的电子也参与化 学反应，也属于价电子。
锰。 (2)4s 半 充 满 为 4s1 ， 可 能 的 价 电 子 排 布 式 为 4s1、3d54s1、3d104s1，原子的核外电子排布 式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1分别为 19号元素钾，24号元素铬，29号元素铜。 答案：(1)3d54s1铬、3d54s2锰 (2)4s1钾、3d54s1铬、3d104s1铜
____________________________________ ____________________________________。
解析：(1)3d半充满，可能的价电子排布式为 3d54s1、 3d54s2， 原子的 核 外电子 排 布式为 [Ar]3d54s1、[Ar]3d54s2为24号、25号元素铬、
第2节 原子结构与元素周期表
第1课时 基态原子的核外电子排布
学习目标
1.了解原子核外电子的能级分布。 2.掌握基态原子的核外电子排布规律，掌握常 见元素(1～36号)原子的核外电子排布。 3.学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示 核外电子排布。
第1课时
课前自主学案 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练
自主体验
1．在d轨道中电子排布成
，而不
排布成
，其最直接的根据是( )
【知识解析】基态原子核外电子排布的表示方法
基态原子核外电子排布的表示方法
原子核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则（还有洪特规则特例）。
原子核外电子排布可以用一定的图（式）表示出来。
常见的表示方法如下：
注意
对这些图（式）的应用，要根据实际需要适当选择。
同时要知道可将这些图（式）应用于表示与某原子相对应的离子的核外电子排布。
典例详析
例6－25
下列表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
A．∶He B．C．1s2D．
解析◆A项只表示出最外层电子数，B项只表示出核外电子的分层排布情况，C项具体到能层、能级以及能级上的电子数，而D项包含了能层、能级以及原子轨道上电子的自旋状态。
答案◆D
点评◆电子式、原子结构示意图、电子排布式、价层电子排布式、轨道表示式均能反映原子结构，其中轨道表示式不仅能表示出原子的核外电子排布的能层、能级和原子轨道，还能表示出这些电子的自旋状态，对电子运动状态四个方面都进行了描述，最为详尽。
例6－26
下列电子排布式或轨道表示式正确的是
A．C的核外电子轨道表示式：
B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．O的核外电子轨道表示式：
D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
解析◆A项中C的核外电子轨道表示式违背洪特规则，B项中Ca的电子排布式违背能量最低原理，C项中O的核外电子轨道表示式违背泡利原理，故选D。
答案◆D。
基态原子的核外电子排布原子轨道
对化学反应和材料 科学的理解
电子排布和原子轨道理论有助于理解化 学反应的本质和过程，预测反应的可能 性、速率和产物。
通过电子排布和原子轨道理论，可以深 入理解材料的物理和化学性质，为新材 料的研发和应用提供理论支持。
电子排布和原子轨道理论在能源、环境、 生物医学等领域也有广泛应用，为解决 实际问题提供了重要的理论工具。
重要性
化学性质 物理性质 物质性质 科研应用 原子核外电子排布决定了原子的化学性质，影响 元素之间的化学反应。 原子轨道影响原子的磁性、电导率等物理性质。 不同元素的原子核外电子排布不同，导致物质性 质差异，如金属、非金属、半金属等。 研究原子轨道对于理解物质性质、设计新材料、 新药物等具有重要意义。
泡利原理
一个原子轨道最多只能容纳自旋方向相反的两个电子。
洪特规则
在等价轨道上，电子将排满自旋方向相同的电子，即基态原子核外电子的填充 要优先满足能量最低原理，先填满能量较低的轨道，再填能量较高的轨道，并 且要使轨道上电子自旋方向相同。
原子轨道填 充顺序
1s→2s→2p→3s→3 p→4s→3d→4p→5s →4d→5p→6s→4f →5d→6p…
5
Part One
电子排布与元素性质的关系
电负性
电负性是描述原子吸引电子能力的度量， 通常用X表示。 电负性越大，原子吸引电子的能力越强， 反之则越弱。 电负性随原子序数增加而减小，这是因 为随着原子序数增加，原子半径增大， 原子核对外层电子的吸引力减小。
金属性和非金属性
添加标题
添加标题
添加标题
在任何一个原子中， 不可能存在四个量子 数完全相同的电子。
洪特规则
在等价能级中，电子 优先以自旋方向相同 的方式占据轨道。
基态原子电子排布式1-36
基态原子电子排布式1-36原子电子排布是指某一原子或原子核及其围绕着它的电子被分布在空间某一准确的位置上，它是原子结构中稳定状态的表现。
原子电子排布是一种量子统计学理论，通过能量状态对原子作用，被证明有可能实现量子状态下的原子的最低能量状态的基态，从而形成特定的电子排布。
以一种基态的电子排布来说，该竖向横向由子层，内子层和外子层组成，一般可以分为十字形和十字形的电子排布式。
一种基态的电子排布，可以从下表中得知：|主子层（K）| 1s²|| 2s²2p³||内子层（L）| 3s²3p³|| 4s²3d¹⁰||外子层（M）| 5s²4p⁴|| 6s²4d¹⁰5p⁶||7s²5d¹⁰6p⁶|这就是1-36元素基态原子电子排布式：1. H：1s¹2. He：1s²3. Li：[He]2s¹4. Be：[He]2s²5. B：[He]2s²2p¹6. C：[He]2s²2p²7. N：[He]2s²2p³8. O：[He]2s²2p⁴9. F：[He]2s²2p⁵10. Ne：[He]2s²2p⁶11. Na：[Ne]3s¹12. Mg：[Ne]3s²13. Al：[Ne]3s²3p¹14. Si：[Ne]3s²3p²15. P：[Ne]3s²3p³16. S：[Ne]3s²3p⁴17. Cl：[Ne]3s²3p⁵18. Ar：[Ne]3s²3p⁶19. K：[Ar]4s¹20. Ca：[Ar]4s²21. Sc：[Ar]3d¹4s²22. Ti：[Ar]3d²4s²23. V：[Ar]3d³4s²24. Cr：[Ar]3d⁴4s²25. Mn：[Ar]3d⁵4s²26. Fe：[Ar]3d⁶4s²27. Co：[Ar]3d⁷4s²28. Ni：[Ar]3d⁸4s²29. Cu：[Ar]3d⁹4s²30. Zn：[Ar]3d¹⁰4s²31. Ga：[Ar]3d¹⁰4s²4p¹32. Ge：[Ar]3d¹⁰4s²4p²33. As：[Ar]3d¹⁰4s²4p³34. Se：[Ar]3d¹⁰4s²4p⁴35. Br：[Ar]3d¹⁰4s²4p⁵36. Kr：[Ar]3d¹⁰4s²4p⁶以上就是1-36元素基态原子电子排布式，它是由不同能级上的子层来组成，包含主子层（K）、内子层（L）和外子层（M），每个子层中都有自己特有的分级电子排布式。
基态原子的核外电子排布原子轨道
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
右上角
(2)电子排布图:用方框表示原子轨道,用不同方向的箭头表示自旋状态不同的电子的式子。
如氮原子的电子排布图是
。
合作探究·核心归纳 (1)电子排布的表示形式中最能形象表示电子排布的是哪一种? 提示:电子排布图。它不仅表示各个能级的电子数目,还表示出在各个能级的分布。
原子 结构 示意
图
含义 实例
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
电子 排布
式
含义 实例
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子 K:1s22s22p63s23p64s1
简化 电子 排布
式
电子 排布
图
含义 实例 含义
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部 分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 K:[Ar]4s1
【方法规律】(1)对于复杂的原子或离子,若直接书写电子排布式有困难,可先写出原子的原子结构示 意图,再据此写出电子排布式,如
(2)离子的电子排布式的书写方法。 先写出原子的电子排布式,再根据电子的情况进行调整。如
【补偿训练】(2015·三亚高二检测)下列原子的外围电子排布式不正确的是 ( )
A.Fe:3d64s2
(2)下列原子的最外层电子的表示形式中,哪一种状态的能量较低? ①氮原子
②钠原子A.3s1 B.3p1 ③铬原子A.3d54s1 B.3d44s2 ④碳原子
提示:据洪特规则,电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道,且自旋状态相同, 故①选B,④选A;据能量最低原理,核外电子先占有能量低的轨道,再占有能量高的轨道,②中由于s轨道 能量低于p轨道,故选A;③中d5为半充满状态,为相对稳定的状态,所以选A。
基态电子排布解读
C违反了洪特规则。
能量最低，最稳定。
如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(√)
[Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(×)]
Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(√)
[Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×)]
【练习】下列元素原子的电子排布式违背哪一规律？ (1) C (3) Ti 1s22s22p22p (2) Sc 1s22s22p63s23p10 1s22s22p63s23p63d3
②形状相同的原子轨道能量的高低： ↓↑ ↑↑ 为 1s<2s<3s< 4s…… 2s ，不能表示为 2s 。 ③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等： 2px=2py=2pz
【思考感悟】 (1)“n越大，能级的能量越高。”对吗？ (2)为什么K原子的原子结构示意图不是
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序：
基态原子的核外电子排布
【学习目标】 知道原子核外电子排布的规则，能用排布
规则解释并表示常见元素 (1 ～ 36 号 ) 原子
核外电子的排布和价电子排布。
一、基态原子的核外电子排布规则
1．能量最低原理：原子核外电子总是优先占有 能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这 样使整个原子处于能量最低的状态。 2．泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两 各原子轨道的能量高低 2 个自旋状态相反的电子。如 2s 上的电子排布图 ns<np<nd<nf ①相同电子层上原子轨道能量的高低：
原子的原子结构示意图，再据此写出电子
排布式，如
(2)1～36号元素核外电子排布的特殊性
①最外层只有1个未成对电子的元素：
《基态原子的核外电子排布原则》 知识清单
《基态原子的核外电子排布原则》知识清单在化学的微观世界里，原子是构成物质的基本单元。
而基态原子的核外电子排布遵循着一系列特定的原则，这些原则对于理解原子的结构、性质以及元素周期表的规律都具有至关重要的意义。
一、能量最低原理能量最低原理是核外电子排布的首要原则。
简单来说，就是电子在排布时会优先占据能量较低的轨道，以使整个原子的能量处于最低状态。
就像一个人在选择座位时，总是倾向于先坐空着的、更舒适的位置。
为什么要遵循这个原理呢？这是因为处于能量最低状态的原子更加稳定。
想象一下，一个不稳定的原子就像一个摇摇欲坠的建筑，随时可能发生变化，而处于能量最低状态的原子则像是坚固的大厦，结构稳定。
在多电子原子中，轨道的能量是不同的。
一般来说，离原子核越近的轨道能量越低。
比如，1s 轨道的能量低于 2s 轨道，2s 轨道的能量又低于 2p 轨道。
二、泡利不相容原理泡利不相容原理指出，在同一个原子中，不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
量子数是描述电子状态的一组参数，包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。
这就好比在一个教室里，每个座位都有其独特的坐标（行、列、楼层等），不可能有两个同学占据完全相同的座位。
由于泡利不相容原理的存在，每个轨道最多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋方向必须相反。
自旋可以简单理解为电子的一种内禀属性，就像人的左右手一样，要么是“左手”，要么是“右手”。
三、洪特规则洪特规则进一步补充了电子在等价轨道（能量相同的轨道）上的排布方式。
当电子排布在等价轨道上时，会优先以相同的自旋状态分别占据不同的轨道，而且全充满、半充满和全空的状态相对更加稳定。
例如，对于氮原子（N），其电子排布式为 1s² 2s² 2p³。
2p 轨道有三个等价轨道，按照洪特规则，三个电子会分别占据三个 2p 轨道，并且自旋相同。
再比如，铬原子（Cr）的电子排布式为 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹，而不是 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁴ 4s²。
ni基态核外电子排布式
ni基态核外电子排布式
Ni(单质号28) 的核外电子排布式为[Ar]3d8 4s2，当只考虑价外电子时，Ni
的原子结构属于非常典型的d8框架，这表明Ni元素具有高度的相对化学稳定性。
该核外电子排布式表明Ni有8个外面电子，其分别位于3d轨道中。
每个3d
轨道容下最多6个电子，但Ni原子只有8个外面电子，因此d轨道只有半填充。
此外，Ni还有2个4s轨道电子，由于4s轨道在能量上比3d轨道低，因此，4s轨道电子在d-轨道电子围绕原子核非常外围，构成“过渡”格式。
另外，Ni的外面电子能够以自由正电子的形式存在，因此具备界面离子反应
的特性。
而d轨道的差空结构由于空间对称性的原因，可以使Ni能更好地与其它
物质发生反应，周围的分子或另一个Ni元素容易与Ni发生化学键的形成，进而能够很好的催化反应的过程。
因此，Ni的核外电子排布式[Ar]3d8 4s2 ，既保证了Ni的高度可化学归属性，又拥有许多特殊性质，对Ni在各种物理和化学上的应用具有重要意义。
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•
•
•↑
•H: 1s1
•
•电子排布式
•nl x
•轨道类型
•电子层数•H: 1s1
•电子 数
•
•
•原子结构示意 •请写出4~10号元素原子的电子排布式。
•
3 锂Li 1s2 2s1 4 铍Be 1s2 2s2 5 硼B 1s2 2s22p1 6 碳C 1s2 2s22p2 7 氮N 1s2 2s22p3 8 氧O 1s2 2s22p4 9 氟F 1s2 2s22p5 10氖Ne 1s2 2s22p6
•3s
•3p •3d
•3
图
•2s
•2p
•2
•1s
•1
•
•小结：
•一、原子 核外电子排 布遵循的原 理和规则
•能量最低原 则
•泡利不相容原 理 •洪特规则
•二、原子 核外电子排 布的表示式
•电子排布式 •电子排布图
•
•方法导引
• 解决基态原子电子排布问题的一般思 路
•确定原子序 数
•能量最低原 则
•
3 锂Li 1s2 2s1 4 铍Be 1s2 2s2 5 硼B 1s2 2s22p1 6 碳C 1s2 2s22p2 7 氮N 1s2 2s22p3 8 氧O 1s2 2s22p4 9 氟F 1s2 2s22p5 10氖Ne 1s2 2s22p6
•11钠Na [Ne] 3s1
•12镁Mg [Ne] 3s2
•13铝Al [Ne] 3s23p1
•14硅Si [Ne] 3s23p2
•15磷P [Ne] 3s23p3
•16硫S
[Ne] 3s23p4
•17氯Cl [Ne] 3s23p5
•18氩Ar [Ne] 3s23p6
•
•想一想
•钙 Ca
•钙Ca
•第3 •第2 层
•第4 层
•第1层
层
•+2 •2 •8 •8 •2
不超过8个(K层不
超过2个)
•K
层
•L 层 •M层 •N层
•
•核外电子排布规律
：
•第3 •第2 层
•第4 层
•(1)能量最低原则； •第1层
•(2)各电子层最多 层
容纳2n2个电子；
•+2 •2 •8 •8 •2
•(3)最外层电子数 0
不超过8个(K层不
超过2个)
•K
层
•L 层 •M层 •N层
•
•问题1
•能级排布
•泡利不相容原理 •轨道排布
•洪特规则
•
•思考题： • 1.原子核外电子在排布时，最外层为什么不 超过8个电子？
•
•
•原子结构示意 图
•问题2
•电子排布 式
•Li: 1s22s1
•
• 泡利(Pauli),奥地利科学家, 对于量子力学的形成以及原子结构 理论的发展有重大的贡献，获得 1945年诺贝尔物理奖。他对科学理 论有着很深刻的洞察力，语锋犀利 ，被称为“理论物理学的心脏” 。
•
•泡利不相容原理
• 一个原子轨道中最多只能 容纳两个电子，且这两个电子的 自旋方向必须相反，此时体系最 稳定，原子的总能量最低。
容纳2n2个电子；
•+2 •2 •8 •8 •2
•(3)最外层电子数 0
不超过8个(K层不
超过2个)
•K
层
•L 层 •M层 •N层
•
•核外电子排布规律
：
•? •第3
•第2 层
•第4 层
•(1)能量最低原则； •第1层
•(2)各电子层最多 层
容纳2n2个电子；
•+2 •2 •8 •9 •1
•(3)最外层电子数 0
•
•泡利不相容原理
•电子排布 式
•电子排布 图
•Li: 1s22s1 •1s 2s
• 用一个○表示一个原子轨道， 在○中用“↑”或“↓”表示该轨道上排 入的电子。
•
•问题3 •?
C 1s2 2s22p2
•
•洪特规则
• 对于基态原子，电子在能量相同的轨 道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且 自旋方向相同。
基态原子的核外电子排 布)
2020年7月6日星期一
•想一想
• Ca的原子核外电 子排布情况如何？
•第3 •第2 层
•第4 层
•第1层
层
•+2 •2 •8 •8 •2
0
•K
层
•L 层 •M层 •N层
•
•核外电子排布规律
：
•(1)能量最低原则；
•第3 •第2 层
•第4 层
•第1层
•(2)各电子层最多 层
0
•K
层
•L 层 •M层 •N层
[Ar] 4s2
•
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• 鲍林（Pauling） ，卓越的美国化学家。 主要研究结构化学，曾 获1954年诺贝尔化学奖 和1963年诺贝尔和平奖 。
•
•核
•7s
•7p
•7
外
•6s
•6p •6d
•6
电
子
•5s
•5p
•5d
•5f
•5
填
充
•4s
•4p
•4d
•4f
•4
顺
序
C 1s2 2s22p2
•
•洪特规则
• 对于基态原子，电子在能量相同的轨 道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且 自旋方向相同。
C 1s2 2s22p2
•
3 锂Li 1s2 2s1 4 铍Be 1s2 2s2 5 硼B 1s2 2s22p1 6 碳C 1s2 2s22p2 7 氮N 1s2 2s22p3 8 氧O 1s2 2s22p4 9 氟F 1s2 2s22p5 10氖Ne 1s2 2s22p6