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选修3　物质结构与性质
第30讲　原子结构与性质
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核心素养
1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图。
2．了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。
3．了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
4．了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。
1.宏观辨识与微观探析：能从能层、能级等不同层次认识原子的结构，以及核外电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。
2．科学探究与创新意识：能发现和提出有探索价值的原子结构与性质的问题，如核外电子排布、元素第一电离能的特殊性等，面对异常现象敢于提出自己的见解。
考点一　原子核外电子排布原理
(对应学生用书学案P297)
必备知识·梳理夯实
1．能层与能级
(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的 能量　是不同的，按照电子的 能量　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 能量　也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 s、p、d、f　等表示。同一能层里，各能级的能量按 s、p、d、f　的顺序依次升高，即： E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)　。
[微点拨]　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，d能级包含了能量相等的五个原子轨道。
2．基态与激发态　原子光谱
(1)原子的状态。
①基态原子：处于 最低能量　状态的原子。
②激发态原子：基态原子吸收能量后，它的电子会跃迁到 较高能级　，变为激发态原子。
(2)原子光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时会 吸收　或 释放　不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
(3)基态、激发态及光谱的关系示意图。
3．构造原理与电子排布式
(1)构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 能级　的顺序称为构造原理。下图为构造原理示意图。
能级交错：随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。如电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按 3p→3d→4s　的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。
(2)基态原子核外电子排布式。
表示方法
举例(以硫原子为例)
电子排布式
1s22s22p63s23p4　
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
价电子排布式
3s23p4
(3)原子结构示意图。
(4)核外电子排布与元素性质的关系。
①金属元素原子的最外层电子数一般小于 4　，较易 失去　电子形成阳离子，表现出 还原　性，在化合物中显正化合价。
②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于 4　，较易 得到　电子，活泼非金属原子易形成
阴离子　。在化合物中主要显负化合价。
③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。
4．电子云与原子轨道
(1)由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。电子云是处于一定空间运动状态的电子 在原子核外空间的概率密度分布　的形象化描述。
(2)原子轨道。
量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态　称为原子轨道。
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
球形　
1　
p
哑铃形　
3　
5.泡利原理、洪特规则、能量最低原理
(1)泡利原理。
在一个原子轨道里，最多只能容纳 2　个电子，它们的自旋状态 相反　。如2s轨道上的电子排布图为，不能表示为
。
(2)洪特规则。
基态原子中，填入同一能级的不同轨道的电子总是优先 单独占据一个轨道　且 自旋状态相同　。如2p3的电子排布图为，不能表示为
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在 全充满　(p6、d10、f14)、 半充满　(p3、d5、f7)和 全空　(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为： 1s22s22p63s23p63d54s1　或 [Ar]3d54s1　。
(3)能量最低原理。
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量 最低　的原子轨道，使整个原子的能量 最低　，这就是能量最低原理。
①基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。
②核外电子排布中的几个简单数量规律：
特别提醒　
(1)要注意比较原子核外电子排布式