能层与能级、构造原理
课件7：1.1.1 能层与能级 构造原理
样写理 的出只
电元要
Fe：1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
子素我 排原们
Sc：1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2
布子知 是的道
Br：1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5
基电原 态子子
➢要求熟练书写1～36号元素原子的电子排布式
原子 元素 元素
电子排布
➢能级（电子亚层）
在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同， 可以将它们分为不同的能级。（即电子亚层）。
➢规定，任一能层的能级总是从 s 能级开始，依次 称p、d、f、g能级……
K
L
M
能级 +
N
O
最多容 1s 纳电子 2 数
2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 2 6 10 2 6 10 14
三、原子结构
质子 Z个
原子核
原子
A Z
X
中子（A—Z）个 (几乎集中原子的全部质量)
核外电子 Z个 (其运动空间几乎占据了原子的整个体积)
数量关系：核电荷数(Z) = 核内质子数 = 核外电子数 质量关系：质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）
质量数：对质子和中子的相对质量取整数相加的数值， 即近似原子量
道尔顿原子学说 （1）一切物质都是由不可见的、不可分割的原子组 成，原子不可自生自灭。
（2）同种类的原子在质量、形状和性质上完全相同， 不同种类的原子则不同。 （3）每一种物质都是由它自己的原子构成。单质是由 简单原子组成，化合物是由复杂原子组成。复杂原子 的质量等于组成它的简单原子的质量总和。
二、开天辟地—原子的诞生
3s23p63d5 4s1 3s23p63d5 4s2 3s23p63d6 4s2 3s23p63d7 4s2 3s23p63d8 4s2
能层与能级,构造原理
先按构造原理充入电子。再按能层次序书写，
【简化电子排布式】
［稀有气体元素符号］+外围电子
如： Na：1s22s22p63s1
该元素前一个周期的惰性气体电层电子排布与稀有气体 元素Ne的核外电子排布相同
【作业】
1、阅读课本4-7页。 2、阅读并填空《学习指导》1-3页。 3、《学习指导》3页：当堂双基达标。 4、《学习指导》63页：课时作业、
要求：会书写【1--36号元素电子排布式】
氢：1s1 氦：1s2 锂：1s22s1 铍：1s22s2 硼：1s22s22p1 碳：1s22s22p2 氮：1s22s22p3 氧：1s22s22p4 氟：1s22s22p5 氖：1s22s22p6 钠：1s22s22p63s1 镁：1s22s22p63s2 铝：1s22s22p63s23p1 硅：1s22s22p63s23p2 磷：1s22s22p63s23p3 硫：1s22s22p63s23p4 氯：1s22s22p63s23p5 氩：1s22s22p63s23p6
（1-36号）元素原子的电子排布式：（见课本）
【简化电子排布式】
［稀有气体元素符号］+外围电子
如： Na：1s22s22p63s1
该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构
简化为
[Ne]3s1
表示钠的内层电子排布与稀有气体 元素Ne的核外电子排布相同
例：写出Zn的简化电子排布式。
Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 Ar 简 化
能层 K L
M
N
O
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5d …
最多 容纳 电子
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
1.1 能层与能级 构造原理
原子核外电子的排布
核外电子是由_内___向__外__排布的；内层排_满___后再排入下一层 。第1层不超过__2__个电子；第2层不超过_8___个；最外层不超过_8___ 个（第1层为最外层时，不超过_2___个）。 这就是我们已掌握的原子结构相关知识。那么，原子结构还有哪 些奥秘呢？
能层
首先，原子内不同的电子层能量不同，我们称之为能__层___ 。能层即为电子层，其序数通常用_n__表示，n=1、2、3、4…… 表示第一、二、三、四……能层。 硫有16个电子，根据核外电子排布规则可知，第一能层上有 __2_个电子，第二能层上有_8__个，第三能层上有_6__个。 你知道每一能层最多能容纳多少电子吗？
电子排布式
4.2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”，被《泰晤士报》评 为全球“最强悍”工程。“鸟巢”运用了高强度、高性能的钒 氮合金高新钢，钒元素的原子序数为23，则钒原子的价电子 排布式B正确的是( )
电子排布式
若某基态原子的外围电子排布为 （B ） A．该元素基态原子中共有3个电子 B．该元素原子核外有5个电子层 C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子
能层与能级
3.某元素的原子核外有三个电子层，其3p能级上的电子数是3s能级 上的一半，则此元素是( B) A.S B.Al C.Si D.Cl
电子排布式 下列各原子或离子的电子排布式错误的是( C )
电子排布式
按要求填空：(1)基态B原子的电子排布式为___________________。(2) 基态N原子的价电子排布式为________。(3)Se原子序数为__3_4__，其 核外M层电子的排布式为____________。(4)Li3N晶体中氮以 存在 ，基态 的电子排布式为___________。(5)写出基态镓(Ga)原子的 电子排布式： __________________________________________________。
第1课时 能层、能级、原子光谱和构造原理
第一节原子结构第1课时能层、能级、原子光谱和构造原理学业要求核心素养建构1.知道原子核外电子的能级高低顺序。
2.知道处于不同能级的电子，在一定条件下会发生激发与跃迁。
3.了解原子核外电子排布的构造原理。
4.能书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式。
『知识梳理』一、能层与能级1.能层(1)核外电子按能量不同分成能层，电子的能层由内到外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下：能层一二三四五六七符号K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50 72 98(2)能层越高，电子的能量越高：E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。
2.能级(1)同一能层还分成不同能级。
(2)能级用相应能层的序数和能级的字母代号s、p、d、f组合在一起来表示，在每一个能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f……(n表示能层)。
(3)任一能层的能级数等于该能层序数，如第三能层有3个能级( 3s、3p和3d)。
(4)s、p、d、f……能级可容纳的最多电子数为1、3、5、7……的2倍。
(5)多电子原子里，同一能层各能级的能量顺序：E(n s)<E(n p)<E(n d)<E(n f)。
3.能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数[微自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)第三能层有s、p共2个能级()(2)3d能级最多容纳5个电子()(3)第三能层最多容纳8个电子()(4)任一能层的s能级最多容纳的电子数均为2()(5)3p2表示3p能级只能填充两个电子()(6)同一原子中，2p、3p、4p电子的能量逐渐升高()(7)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为1、3、5、7……的2倍()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√二、基态与激发态、原子光谱1.基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。
第一部分 第一章 第一节 第一课时 能层、能级与构造原理
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后失去3d电子。
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[例2]
根据构造原理写出下列原子或离子的核外电
子排布式。
(1)O____________；(2)Ca____________； (3)S2－____________；(4)Al3＋____________。
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[解析]
O原子有8个电子，按1s、2s、2p顺序填充电子：
1s22s22p4；Ca原子有20个电子，由于4s<3d，出现能级交错， 按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23
答案：D
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[例1]
构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是
各能级能量高低。若以E表示某能级的能量，以下各式中 能量高低顺序正确的是 A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C．E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) ( )
电子排布式的书写顺序与电子排布顺序有所不同，
电子进入能级的顺序是按构造原理中能级的能量递增的
顺序，而电子排布式的书写则按能层的顺序，能层中的
能级按s、p、d、f能量递增的顺序排列。
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主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素 的原子得到电子填充在最外层形成阴离子，下列各原子
或离子的电子排布式错误的是
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1．以下能级符号正确的是________。 ①5s ②2d ③3f ④1p ⑤3d
解析：第二能层只有2s、2p能级；第三能层只有3s、3p、 3d能级，第一能层只有1s能级，故②、③、④均不正确。 答案：①⑤
能层、能级、构造原理
原子结构原子的诞生①大爆炸约2h后诞生大量的氢，少量的氦，极少量的锂②宇宙的组成与个元素的含量宇宙氢（H）约占宇宙原子总数的88.6%氦（He）约占氢原子的1/8其他90多种天然元素的原子总数加起来不足1%其中氢氦原子总数约占宇宙原子总数的99.7%以上③元素的分类元素非金属元素22种（包括稀有气体元素）金属元素占绝大多数注意：宇宙中最丰富的元素是氢元素，地壳中含量最高的元素是氧元素；空气中含量最高的是氮元素能层与能级⑴在多电子原子汇总，与核距离不同的电子的能量是不同的。
按电子的能量差异，可将核外电子分为不同的能层（能层就是电子层），用K、L、M、N……标识低一、二、三、四……能层由K能层→Q能层，电子离核的距离由近→远，电子的能量由低→高⑵能级：同一能层上的电子的能量也可能不同，按能量差异又可将核外电子的能层分为不同的能级，如：s、p、d、f等同一能层上的电子，由n s－np－nd－nf能级，电子的能量由低→高⑶能层与能级的关系：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的序数，即第一能层只有1个能级（1s）,第二能层有2个能级（2s和2p），第三能层有3个能级（3s、3p和3d），以此类推注：不同能层上的电子，不同能级上的电子能量都不相同规律清单⑴同一能层上的电子，能量可能不同；同一能级上的电子的能量相同。
如Na 的原子核外有11个电子，排布在KLM 三个能层K 能层（只有1s 能级）上的2个电子的能量相同，而L 能层上的8个电子中，2s 能级上的2个电子和2p 能级上的6个电子的能量分别相同 ⑵能级的表示方法及各能级所能容纳的最多电子数如下注意：①以s 、p 、d 、f …排序的个能级可容纳的最多电子数一次为1、3、5、7…的二倍，即2、6、10、14….英文字母相同的不同能级（如1s 与2s 、2p 与3p 、3d 与4d 等）中所容纳的最多电子数相同②每个能层最多可容纳的电子数是能层序数平方的两倍，即2n 2构造原理 电子的填充顺序绝大多数元素的原子核外电子的排布如下这种排布顺序被称为构造原理注意：能量高低顺序的通式n s ＜（n-2）f ＜(n-1)d ＜np能层 K LM NO… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … … … 最多电子数2 2626 1026101426…… (2)8 1832 2n 2。
高中化学选修三能层能级构造原理
高中化学选修三能层能级构造原理能层、能级和构造原理是组成原子的基本概念，对于理解原子的结构和性质非常重要。
接下来我会分别介绍这三个概念，并详细解释它们之间的关系。
能层是指电子在原子中分布的范围。
在原子核周围，分为一层一层的能层。
每个能层都有不同的能级和容纳电子的数量限制。
在最内层的能层称为K层，其次依次为L层、M层、N层等，没有明确的限制，但K、L、M层较为常见。
能级是指原子中能量相同的电子组成的一组电子。
每个能级都有固定的能量，而且在同一能层中的所有电子具有相同的能级。
能级的数量是根据能层和每个能层能够容纳的电子数量来决定的。
构造原理是根据泡利不相容原理、薛定谔方程和原子壳层结构来解释原子中电子的排布规则。
泡利不相容原理指的是原子中的电子不允许处于相同的状态，即一个原子中的电子数量不超过2n²，其中n为能层的编号。
薛定谔方程是描述电子波函数的方程，通过求解薛定谔方程，可以确定电子的能级分布。
原子壳层结构是指电子填充能层和能级时的一种排列规则，一般遵循能量最低原则，即由低能量到高能量逐个填充。
能级和能层之间的关系是，能级是能层中电子的划分，每个能层含有若干个能级。
每个能级都有固定的能量，而且在同一能层中的所有电子具有相同的能级。
能层和能级的数量是由原子的结构决定的，不同的原子具有不同的能层和能级数量。
能级和能层的存在对原子的性质有很多影响。
首先，能级和能层的存在使得原子中的电子具有一定的空间分布，从而使得原子具有一定的体积。
其次，能级和能层的分布使得原子具有一定的能量差异，从而形成能级跃迁和能层跃迁，这是原子发射和吸收光的基础。
此外，能级和能层还对原子的化学反应、电子结构和磁性性质等方面有重要影响。
综上所述，能层、能级和构造原理是理解原子结构的重要概念。
能层是电子分布的范围，每个能层包含多个能级。
能级是能量相同的电子组成的一组电子。
构造原理是根据泡利不相容原理、薛定谔方程和原子壳层结构解释电子的排布规则。
《能层与能级-基态与激发态 构造原理与电子排布式》参考ppt课件
5．根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。 (1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：
1s22s22p63s23p2 。
(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：
1s22s22p1
。
(3)基态Ni2＋、Fe3＋、N3－的电子排布式分别为
、
[Ar]3d8 、 [Ar]3d5 。 1s22s22p6
激光笔
LED灯装饰的夜景
10
微点拨：(1)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，将释放能量；反之，将吸收能量。 光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子 得失电子时发生的是化学变化。 (3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
。
(4)26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
。
(5)29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
。
(6)11Na 1s22s22p63s1
。
19
[解析] 根据原子核外电子的排布规律和构造原理书 写原子的电子排布式，应注意从3d能级开始出现“能 级交错”现象。
20
重难点：构造原理与电子排布式
基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子
31
[规律方法] 书写电子排布式的关键是熟悉构造原理，各能级能 量由低到高可记为ns<(n－2)f<(n－1)d<np，最后要把 同一能层的不同能级移到一起。
32
随堂演练
1．第N能层所含能级数、最多容纳的电子数分别为( D )
A．3、18
B．4、24
C．5、32
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各能级轨道数 1 1、3 各能级最 多电子数 各能层最 多电子数 2 2、6 2 8
2、6、10、14 …… 32 …… 2n2
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探究一
探究二
2 .能层、能级中的数量 (1)任一能层,能级数=能层序数,且总是从 s 能级开始。 (2)以 s 、 p、 d、 f……排序的各能级最多容纳的电子数依次为 1、 3、 5、 7……的二倍。 (3)每个能层最多可容纳的电子数是能层序数的平方的二倍,即 2n 2。 (4)能级符号相同的不同能级中所容纳的最多电子数相同。 3 .能层、能级中的能量关系
练一练Байду номын сангаас1
下列各电子层中不包含 p 能级的是( ) A.N B.M C.L D.K 解析 :K 层只有 s 能级,从 L 层开始才出现 p 能级。 答案 :D
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二
三
练一练 2
原子核外 P 能层和 p 能级可容纳的最多电子数分别为 ( ) A.32 和 2 B.50 和 6 C.72 和 6 D.86 和 10 解析 :P 能层为第 6 层,最多容纳电子数为 2× 62=72;p 能级最多容纳电子 数为 3× 2=6,C 项正确。 答案 :C
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三、构造原理与电子排布式
1 .构造原理 随着原子序数的递增,绝大多数元素的基态原子核外电子排布遵循下 列顺序:
这种规律称为构造原理。
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? 提示由于出现能级交错现象,E(3d)>E(4s),故钾原子排满第一层 和第二层后,在排第三层时,先排满 3s 能级、3p 能级,最后一个电子进入 4s
能级而不是 3d 能级,所以它的原子结构示意图为
。
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注意 :在书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,不一定完全按填 充顺序写。
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(3)特殊原子的核外电子排布式: 当 p 、d 、f 能级处于全空、全充满或半充满状态时,能量相对较低,原 子结构较稳定。 ①24Cr 的电子排布式的书写:
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二
三
二、能层与能级
1 .能层 多电子原子的核外电子的能量是不同的,按电子的能量差异可以将电 子分成不同的能层,用符号 K、L、M、N、O、P、Q 分别表示相应的 1~7 能层。 2 .能级 在含有多个电子的原子中,在同一能层(即 n 相同)的电子,能量也可能 不相同,可以把它们分为不同能级,不同的能层所分的能级数目不同,二者之 间的关系是能级数等于能层序数。例如:第三能层具有 3 个能级,分别记为 3s 、3p、3d。以 s 、p 、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为 1、3、5、7……的二倍。
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第一课时 能层与能级 构造原理
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学习目标 思维脉络 1.知道原子核外电子的能层分 布、能级分布及其与能量的关 系。 2.了解原子结构的构造原理,熟 记基态原子核外电子在原子轨 道上的排布顺序。 3.熟练掌握 1~36 号元素基态原 子的核外电子排布。
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二
三
2 .电子排布式 将各能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角,并按照能层、 能级 从左到右依次递增的顺序排列的式子。如氮原子的电子排布式:
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1 .构造原理 (1)简易识记图: ns 7s 6s 5s 4s 3s 2s (n -2)f (n -1)d 5f 4f 4d 3d np 6d 5d 5p 4p 3p 2p 7p 6p
1s (2)实质:构造原理中的电子排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序。 (3)“能级交错”现象:由构造原理可知,核外电子排布的能级顺序为 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s ……从中可以看出,从第三能层开始,各 能级不完全遵循能层顺序,产生了能级交错排列,即产生“能级交错”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。
②29Cu 的电子排布式的书写:
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例题 2
写出下列原子的电子排布式: (1)11Na 。(2)16S 。 (3)34Se 。(4)20Ca 。 (5)30Zn 。 解析 :根据原子核外电子排布所遵循的原理书写原子的电子排布式,同 时应注意从 3d 能级开始出现“能级交错”现象。 答案 :(1)1s 22s 22p 63s1 (2)1s 22s 22p 63s 23p 4 (3)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 4 (4)1s 22s 22p 63s 23p 64s 2 (5)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2
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1 .能层和能级的划分
离核距离 能量高低 能层 符号 能级 近 远 四 N …… n …… 低 高 一二 三 KL M
1s 2s、2p 3s、3p 、3d4s、4p 、4d、4f…… 1、3、5 2、6、10 18 1、3、5、7 ……
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一、原子的诞生
1 .原子的诞生 大爆炸 大量的氢少量的氦极少量的锂 其他元素 2 .宇宙中元素的含量
3 .地球上的元素绝大多数是金属,非金属(包括稀有气体)仅 22 种。
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构造原理与电子排布式的书写 问题导引
能层数较大的某些能级的能量低于能层数较小的某些能级的能量的 现象叫能级交错现象。 根据构造原理示意图,请你与同组同学讨论以下两个 问题:
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二
三
练一练 3
按要求书写原子或离子的电子排布式。 (1)K 。 (2)Cl。 (3)Fe 。 (4)Fe3+ 。 解析 :因 E(3d)>E(4s),故 19 号 K 先排 4s 能级,电子排布式为 1s 22s 22p 63s 23p 64s1;氯离子是由氯原子得到一个电子填充在最外层原来未充 满的 3p 能级上而使其达到 8 电子稳定结构;铁是 26 号元素,其价电子与次 外层的 d 能级有关,当铁失去电子时,是从最外层开始向里失去电子,所以先 失去的是 4s 能级上的两个电子,再失去次外层 3d 能级上的一个电子。 答案 :(1)1s 22s 22p 63s23p 64s1 (2)1s 22s 22p 63s 23p 6 (3)1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2 (4)1s 22s 22p 63s 23p 63d 5
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探究一
探究二
1 .举例说明“能级交错”现象。 提示由构造原理可知,电子先填满 4s 能级,后充满 3d 能级,这种 现象叫能级交错。再如 E(4d)>E(5s),E(5d)>E(6s),E(6d)>E(7s),E(4f)>E(5p) 等。 2 .为什么钾原子的原子结构示意图不是 ,而是
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探究一
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例题 1
下列有关认识正确的是( ) A.各能级可容纳的最多电子数按 s 、p 、d 、f……的顺序依次为 1、3、 5、7……的二倍 B.各能层的能级都是从 s 能级开始至 f 能级结束 C.各能层含有的能级数为 n -1 D.各能层含有的电子数为 2n 2 解析 :各能层中的能级数等于其所处的能层序数,即当 n =1 时 ,它只有 1s 能级 ,当 n =2 时 ,含有两个能级,分别为 2s、2p 能级 ,所以 B、C 项都不正确;D 项中每个能层最多能填充 2n2 个电子,但不是一定含有 2n 2 个电子。 答案 :A