原子轨道与四个量子数.ppt

成武二中成武二中 李亚楠李亚楠考考 纲纲 定定 位　　位　　(1)了了解解原原子子核核外外电电子子的的能能级级分分布布，，能能用用电电子子排排布布式式表表示示常常见见元元素素(1～～36号号)原原子子核核外外电电子子的的排排布布了了解解原原子子核核外外电子的运动状态电子的运动状态2)了了解解元元素素电电离离能能的的含含义义，，并并能能用用以以说说明明元元素素的的某某些些性质3)了了解解原原子子核核外外电电子子在在一一定定条条件件下下会会发发生生跃跃迁迁，，了了解解其简单应用其简单应用4)了了解解电电负负性性的的概概念念，，知知道道元元素素的的性性质质与与电电负负性性的的关关系命命 题题 趋趋 势势本本章章中中的的原原子子结结构构和和元元素素周周期期律律与与必必考考内内容容中中的的相相关关内内容容联联系系密密切切，，近近几几年年高高考考中中该该选选考考内内容容中中出出现现关关于于元元素素周周期期律律的的试试题题较较多多，，一一般般结结合合电电离离能能和和电电负负性性内内容容考考查查同同周周期期或或同主族的递变规律，在复习中应多加重视同主族的递变规律，在复习中应多加重视 一、原子轨道与四个量子数一、原子轨道与四个量子数1．量子数描述核外电子的运动状态．量子数描述核外电子的运动状态(1)主量子数主量子数n对应着对应着；；(2)主量子数主量子数n和角量子数和角量子数l对应着对应着n电子层中的电子层中的 ；；(3)主主量量子子数数n，，角角量量子子数数l，，磁磁量量子子数数m对对应应着着n电电子子层层l能级中的能级中的；；(4)自自 旋旋 磁磁 量量 子子 数数 对对 应应 着着 同同 一一 原原 子子 轨轨 道道 中中 的的 电电 子子 的的 。

原子中的电子运动状态可由原子中的电子运动状态可由n、、l、、m确定的确定的 来来描述，并取两种描述，并取两种中的一种中的一种电子层电子层能级能级原子轨道原子轨道自旋状态自旋状态原子轨道原子轨道自旋状态自旋状态2．各原子．各原子轨轨道之道之间间的能量大小关系的能量大小关系(1)不不同同主主量量子子数数的的相相同同角角量量子子数数的的原原子子轨轨道道，，主主量量子子数数越大能量越大能量 例如： s< s< s……；； p< p< p……2)同同主主量量子子数数而而不不同同角角量量子子数数的的原原子子轨轨道道，，角角量量子子数数越越大能量越高例如：大能量越高例如：s< <

子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能量最低能量最低最低能量最低能量吸收能量吸收能量较高能级较高能级三、核外电子的运动三、核外电子的运动1．电子云与原子轨道．电子云与原子轨道(1)电子云：描述电子电子云：描述电子的的图图称为电子云图称为电子云图2)原原 子子 轨轨 道道 ：： 表表 示示 核核 外外 电电 子子 在在 空空 间间 里里 经经 常常 出出 现现 的的 称称为为原原子子轨轨道道常常见见原原子子轨轨道道的的形形状状：：s原原子子轨轨道为道为 ，，p原子轨道为原子轨道为在核外空间出现概率大小在核外空间出现概率大小电子云区域电子云区域球形球形纺锤形纺锤形2．．能能级级与与原原子子轨轨道道的的关关系系：：ns能能级级各各有有 个个轨轨道道，，np能能级级有有 个个轨轨道道，，nd能能级级有有 个个轨轨道道，，nf能能级级有有 个个轨轨道道np能能级级中的中的3个原子个原子轨轨道互相道互相 ，，分分别别以以px、、py、、pz表表示示，，它它们们具有相同的能量具有相同的能量。

3．泡利原理：．泡利原理：1个原子个原子轨轨道里最多只容道里最多只容纳纳个个电电子子，，而而且自旋方向且自旋方向，，这这就是泡利原理就是泡利原理4．．洪洪特特规规则则：：当当电电子子排排布布在在同同一一能能级级的的不不同同轨轨道道时时，，总总是是 ，而且自旋方向，而且自旋方向，，称称为为洪洪特特规则规则1357垂直垂直2相反相反优先占据不同轨道优先占据不同轨道相同相同四、元素周期律四、元素周期律1．．随随着着原原子子序序数数的的递递增增，，主主族族元元素素原原子子半半径径的的大大小小呈呈现现周周期期性性变变化化：：同同周周期期中中(除除稀稀有有气气体体外外)，，随随着着原原子子序序数数的的增大，元素的原子半径增大，元素的原子半径 2．电离能及其变化规律．电离能及其变化规律(1) 叫做第一电离能叫做第一电离能逐渐变小逐渐变小气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态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正离子所需要的最低能量(2)由由电电离离能能的的定定义义推推知知，，电电离离能能越越小小，，表表示示在在气气态态时时该该原子失去原子失去电电子能力越子能力越，，反反之之电电离离能能越越大大，，表表示示在在气气态态时该时该原子失去原子失去电电子能力越子能力越，，因因此此运运用用电电离离能能的的数数值值可可以以判判断元素的断元素的。

3)由由电电离离能能的的大大小小可可以以看看出出，，对对于于同同一一周周期期元元素素而而言言，， 的第一的第一电电离能最小，离能最小，的的第第一一电电离离能最大，从左到右呈能最大，从左到右呈现现从从到到的的变变化化趋趋势势；；同同主主族族元元素素从上到下的第一从上到下的第一电电离能逐离能逐渐渐强强难难金属性强弱金属性强弱碱金属元素碱金属元素稀有气体稀有气体小小大大减小减小3．．电负电负性及其性及其变变化化规规律律(1)电电 负负 性性 ：： 用用 来来 描描 述述 不不 同同 原原 子子 形形 成成 化化 学学 键键 时时 的相的相对对强强弱2)同同一一周周期期的的元元素素从从左左到到右右，，元元素素的的电电负负性性逐逐渐渐 ，，同主族元素的同主族元素的电负电负性从上到下逐性从上到下逐渐渐 吸引电子能力吸引电子能力增大增大减小减小1．原子核外电子排布的原理．原子核外电子排布的原理(1)能能量量最最低低原原则则，，即即：：电电子子尽尽先先占占有有能能量量低低的的轨轨道道，，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态2)泡泡利利不不相相容容原原理理：：一一个个原原子子轨轨道道中中最最多多只只能能容容纳纳两两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反(3)洪特洪特规则规则①①对对于于基基态态原原子子，，电电子子在在能能量量相相同同的的轨轨道道上上排排布布时时，，将将尽可能分占不同的尽可能分占不同的轨轨道且自旋方向相同道且自旋方向相同②②能能量量相相同同的的轨轨道道在在全全充充满满、、半半充充满满、、全全空空状状态态时时体体系系的能量的能量较较低，原子低，原子较稳较稳定2．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表示方法表示方法举举例例原子原子结结构示意构示意图图电电子式子式电电子排布式子排布式S：：1s22s22p63s23p4或或[Ne]3s23p4轨轨道表示式道表示式N：：特别提醒特别提醒(1)在在写写基基态态原原子子的的轨轨道道表表示示式式时时，，常常出出现现以以下下几几种种错错误：误：(2)当当出出现现d轨轨道道时时，，虽虽然然电电子子按按ns，，(n－－1)d，，np顺顺序序填填序序，，但但在在书书写写电电子子排排布布式式时时，，仍仍把把(n－－1)d放放在在ns前前，，如如Fe：：1s22s22p63s23p63d64s2正确；正确；Fe：：1s22s22p63s23p64s23d6错误。

错误 A、、B、、C、、D、、E、、F代表代表6种元素请请填空：填空：(1)A元元素素基基态态原原子子的的最最外外层层有有3个个未未成成对对电电子子，，次次外外层层有有2个个电电子，其元素符号子，其元素符号为为________；；(2)B元元素素的的负负一一价价离离子子和和C元元素素的的正正一一价价离离子子的的电电子子层层结结构构都都与与氩氩相相同同，，B的的元元素素符符号号为为________，，C的的元元素素符符号号为为________；；(3)D元元素素的的正正三三价价离离子子的的3d能能级级为为半半充充满满，，D的的元元素素符符号号为为________，其基，其基态态原子的原子的电电子排布式子排布式为为_________________________________________NClKFe1s22s22p63s23p63d64s2或或[Ar]3d64s2(4)E元元素素基基态态原原子子的的M层层全全充充满满，，N层层没没有有成成对对电电子子，，只只有有一一个个未未成成对对电电子子，，E的的元元素素符符号号为为________，，其其基基态态原原子的子的电电子排布式子排布式为为________ ；；(5)F元元素素的的原原子子最最外外层层电电子子排排布布式式为为nsnnpn＋＋1，，则则n＝＝________；原子中能量最高的是；原子中能量最高的是________电电子。

子Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或或[Ar]3d104s1 2 2p规律方法规律方法到到目目前前为为止止，，我我们们学学过过的的表表示示原原子子结结构构的的化化学学用用语语有有多多种，它们各有不同的侧重种，它们各有不同的侧重1)原原子子结结构构示示意意图图只只能能表表示示核核外外电电子子分分层层排排布布和和原原子子核内的质子数，如核内的质子数，如＋＋8 2)核组成式：如核组成式：如16 8O，，侧重于表示原子核的结构，它能侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和电子数，以及所能表示的质告诉我们该原子核内的质子数和电子数，以及所能表示的质量数，还有核外电子数，并不能反映核外电子量数，还有核外电子数，并不能反映核外电子的排布情况的排布情况 (3)电电子子排排布布式式，，如如O原原子子的的电电子子排排布布式式为为1s22s22p4，，它它能能告告诉诉我我们们氧氧原原子子核核外外的的电电子子分分为为2个个电电子子层层，，3个个能能级级，，并并不不知知道道它它的的原原子子核核的的情情况况，，也也不不知知道道它它的的各各个个电电子子的的运运动动状状态态。

4)轨轨道表示式，如道表示式，如这这个式子，个式子，对对氧原子核外氧原子核外电电子排布的子排布的情况表达的就更加情况表达的就更加详细详细1．．(2008·海海南南)在在基基态态多多电电子子原原子子中中，，关关于于核核外外电电子子能量的叙述能量的叙述错误错误的是的是A．最易失去的．最易失去的电电子能量最高子能量最高B．．电电离能最小的离能最小的电电子能量最高子能量最高C．．p轨轨道道电电子能量一定高于子能量一定高于s轨轨道道电电子能量子能量D．在离核最近区域内运．在离核最近区域内运动动的的电电子能量最低子能量最低C1．．核核外外电电子子排排布布与与周周期期的的划划分分：：一一个个能能级级组组最最多多容容纳纳的的电电子子数数等等于于一一个个周周期期所所包包含含的的元元素素种种数数，，因因此此元元素素周周期期表表中中7个个周周期期分分别别对对应应着着7个个能能级级组组，，7个个周周期期对对应应的的元元素素种种数数分分别为别为2、、8、、8、、18、、18、、32、、32周周期期的的划划分分与与主主量量子子数数n有有关关：：最最外外层层电电子子的的主主量量子子数数为为n时时，，该该元素属第元素属第n周期。

周期2．．核核外外电电子子排排布布与与族族的的划划分分：：族族的的划划分分与与原原子子的的价价电电子数和价子数和价电电子排布有关子排布有关3．元素周期表区的划分．元素周期表区的划分s区区元元素素：：ⅠⅠA和和ⅡⅡA族族；；p区区元元素素：：ⅢⅢA～～ⅦⅦA和和0族族；；d区区元元素素：：ⅢⅢB～～ⅧⅧ族族；；ds区区元元素素：：包包括括ⅠⅠB和和ⅡⅡB族族；；f区区元元素：包括素：包括镧镧系元素和系元素和锕锕系元素　　 有有第第4周周期期的的A、、B、、C、、D四四种种元元素素，，其其价价电电子子数数依依次次为为1、、2、、2、、7，，其其原原子子序序数数按按照照A、、B、、C、、D依依次次增增大大已已知知A与与B的的次次外外层层电电子子数数为为8，，而而C与与D为为18根根据据原原子子结结构构，，判断判断A、、B、、C、、D各是什么元素？各是什么元素？(1)哪些是金属元素？哪些是金属元素？(2)D与与A的的简简单单离离子子是是什什么么？？并并写写出出其其离离子子的的电电子子排排布布式3)哪一元素的哪一元素的氢氢氧化物碱性最氧化物碱性最强强？？(4)B与与D两两原原子子间间能能形形成成何何种种化化合合物物？？写写出出化化学学式式，，并并写出写出电电子式。

子式解解析析　　此此题题的的突突破破口口在在于于A价价电电子子数数为为1，，且且次次外外层层电电子子数数为为8，，且且在在第第4周周期期，，所所以以A为为K；；B价价电电子子数数为为2，，次次外外层层电电子子数数为为8，，所所以以B为为Ca；；C、、D价价电电子子数数为为2、、7，，次次外外层层电电子数都为子数都为18，又都在第，又都在第4周期，所以周期，所以C、、D分别是分别是Zn、、Br答案答案　　A：：K　　B：：Ca　　C：：Zn　　D：：Br(1)K、、Ca、、Zn　　(2)Br－－：：1s22s22p63s23p63d104s24p6K＋＋：：1s22s22p63s23p6　　(3)K2. 若若第第4周周期期的的某某元元素素原原子子最最外外层层仅仅有有1个个电电子子，，则则该该元元素素可可能能为为何何种种元元素素？？原原子子序序数数各各为为多多少少？？并并写写出出相相应应的的电电子子排布式答案答案　　19K：：[Ar]4s1　　24Cr：：[Ar]3d54s1　　 29Cu：：[Ar]3d104s11．原子半径．原子半径影影响响原原子子半半径径大大小小的的因因素素有有电电子子的的能能层层数数、、核核电电荷荷数数。

同同周周期期元元素素从从左左到到右右原原子子半半径径减减小小，，同同主主族族元元素素从从上上到到下下原原子半径增大子半径增大2．电离能．电离能气气态态电电中中性性基基态态原原子子失失去去一一个个电电子子转转化化为为气气态态基基态态正正离离子子所所需需要要的的最最低低能能量量叫叫做做第第一一电电离离能能(用用I1表表示示)，，一一价价气气态态基基态态正正离离子子再再失失去去一一个个电电子子所所需需消消耗耗的的最最低低能能量量叫叫做做第第二二电电离离能能(用用I2表表示示)，，依依次次类类推推，，可可得得到到I3、、I4……同同一一种种元元素素的的逐逐级级电电离离能能的的大大小小关关系系为为I1

小3．电负性．电负性原原子子的的电电负负性性用用以以量量度度分分子子中中原原子子对对成成键键电电子子吸吸引引能能力力的的相相对对大大小小，，所所以以电电负负性性表表示示的的是是原原子子吸吸引引成成键键电电子子能能力力的的相相对对强强弱弱同同周周期期从从左左向向右右随随着着原原子子序序数数的的递递增增，，原原子子的的电电负负性性逐逐渐渐增增大大；；同同一一主主族族元元素素，，从从上上到到下下电电负负性性逐逐渐渐减减小小电电负负性性的的大大小小也也可可以以作作为为判判断断元元素素金金属属性性和和非非金金属属性性强强弱弱的的尺度金属的电负性一般小于尺度金属的电负性一般小于2，非金属的电负性一般大于，非金属的电负性一般大于2电电负负性性的的应应用用：：①①判判断断金金属属元元素素和和非非金金属属元元素素：：电电负负性性小小于于2的的多多为为金金属属元元素素，，而而大大于于2的的元元素素多多为为非非金金属属元元素素②②判判断断化化合合物物中中元元素素化化合合价价的的正正负负：：化化合合物物中中电电负负性性小小的的元元素素显显正正化化合合价价，，而而电电负负性性大大的的显显负负化化合合价价，，如如HF中中，，电电负负性性F>H，，F元元素素和和H元元素素的的化化合合价价分分别别为为－－1价价和和＋＋1价价。

③③判判断断化化学学键键的的类类型型：：电电负负性性差差值值大大的的元元素素原原子子间间形形成成的的化化学学键键主主要要是是离离子子键键，，而而电电负负性性差差值值小小的的元元素素原原子子间间形形成成的的化化学学键键主主要是共价要是共价键键　　 根根据据下下列列五五种种元元素素的的第第一一至至第第四四电电离离能能数数据据(单单位位：：kJ·mol－－1)，回答下列，回答下列问题问题：：元素代号元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能在周期表中，最可能处处于同一族的是于同一族的是________A．．Q和和R　　　　　　　　　　　　　　　　 B．．S和和TC．．T和和U D．．R和和TE．．R和和U(2)下列离子的氧化性最弱的是下列离子的氧化性最弱的是________A．．S2＋＋ B．．R＋＋C．．T3＋＋ D．．U＋＋(3)下下列列元元素素中中，，化化学学性性质质和和物物理理性性质质最最像像Q元元素素的的是是________。

A．硼．硼 B．．铍铍C．氦．氦 D．．氢氢(4)每每种种元元素素都都出出现现相相邻邻两两个个电电离离能能的的数数据据相相差差较较大大的的情情况，况，这这一事一事实实从一个从一个侧侧面面说说明：明：________________________________________________________________________，，如如果果U元元素素是是短短周周期期的的元元素素，，你你估估计计它它的的第第2次次电电离离能能飞飞跃跃数据将数据将发发生在失去第生在失去第________个个电电子子时时(5)如如果果R、、S、、T是是同同周周期期的的三三种种主主族族元元素素，，则则它它们们的的原原子子序序数数由由小小到到大大的的顺顺序序是是________，，其其中中元元素素________的的第第一一电电离能异常高的原因是离能异常高的原因是________________________________________________________________________解解析析　　(1)由由表表中中数数据据知知，，R和和U的的第第一一至至第第四四电电离离能能变变化规律相似，即化规律相似，即R和和U最可能在同一主族。

最可能在同一主族2)离离子子的的氧氧化化性性最最弱弱，，即即其其对对应应的的电电离离能能最最小小由由表表中数据看出中数据看出U的第一电离能为的第一电离能为420 kJ·mol－－1，数值最小数值最小3)Q元元素素各各电电离离能能都都较较大大，，而而且且各各电电离离能能之之间间无无太太大大差差距，故距，故Q最可能为稀有气体元素最可能为稀有气体元素4)相相邻邻两两个个电电离离能能数数据据相相差差较较大大，，从从一一个个侧侧面面说说明明电电子子是是分分层层排排布布的的，，且且各各能能层层能能量量不不同同若若U为为短短周周期期元元素素，，据据表表中中数数据据第第一一次次电电离离能能飞飞跃跃是是失失去去第第2个个电电子子时时，，可可推推知知U在在ⅠⅠA族族，，则则第第二二次次电电离离能能飞飞跃跃是是在在失失去去第第10个个电电子子时时发发生生的(5)R元元素素第第二二电电离离能能有有较较大大飞飞跃跃，，S元元素素第第三三电电离离能能有有较较大大飞飞跃跃，，T元元素素第第四四电电离离能能有有较较大大飞飞跃跃，，由由题题意意知知三三者者为为同同周周期期三三种种主主族族元元素素，，可可推推知知R在在ⅠⅠA族族，，S在在ⅡⅡA族族，，T在在ⅢⅢA族族，，故故原原子子序序数数R

况，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多答答案案　　(1)E　　(2)D　　(3)C　　(4)电电子子分分层层排排布布，，各各能能层层能能量量不不同同　　10　　(5)R