能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜.ppt

1 能量最低原理現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論證實 原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài) 簡稱能量最低原理 2 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 1 基態(tài) 最低能量狀態(tài) 處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子 2 激發(fā)態(tài) 相對基態(tài)而言的較高能量狀態(tài) 處于激發(fā)態(tài)的原子叫做激發(fā)態(tài)原子 說明 光 輻射 是電子釋放能量的重要形式之一 在日常生活中 我們看到的許多可見光 如燈光 霓虹燈光 激光 焰火 都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān) 3 光譜與光譜分析 1 光譜 不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 或釋放 激發(fā)態(tài) 基態(tài) 不同的光 可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜 總稱原子光譜 2 光譜分析 在現(xiàn)代化學(xué)中 常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素 稱為光譜分析 1 電子云 1 概念 現(xiàn)代量子力學(xué)指出 不可能像描述宏觀運動物體那樣 確定一定狀態(tài) 如1s 2s 2p 的核外電子在某個時刻處于原子核外空間何處 而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率 由此得到的概率分布圖看起來像一片云霧 被形象地稱為電子云 2 電子云輪廓圖的制作 為了描繪電子云的形狀 人們通常按如圖所示的方式制作電子云的輪廓圖 說明 電子云表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的幾率 不代表電子的運動軌跡 一個小黑點不代表一個電子 只是代表電子在此處出現(xiàn)過 電子云圖中的小黑點的疏密表示電子出現(xiàn)幾率的大小 密 幾率大 疏 幾率小 2 原子軌道 1 定義 常把電子出現(xiàn)的概率約為90 的空間圈出來 人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道 2 原子軌道的類型和形狀 類型 原子軌道可以分為s p d f等類型 形狀 a s軌道為球形對稱 故只有一個伸展方向 所以s軌道只有一個 呈球形 b p軌道在空間有x y z3個伸展方向 所以p軌道有px py pz三個軌道 呈紡錘形 c d軌道有5個伸展方向 5個軌道 d f軌道有7個伸展方向 7個軌道 說明 p能級的3個原子軌道互相垂直 在同一能層中px py pz的能量相同 不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似 只是半徑不同 能層序數(shù)n越大 電子的能量越大 原子軌道的半徑越大 例如 1s 2s 3s軌道均為球形 原子軌道半徑 r 1s r 2s r 3s 2 洪特規(guī)則 當電子排布在同一能級的不同軌道時 總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道 而且自旋方向相同 3 原子軌道表示式每個方框代表一個原子軌道 每個箭頭代表一個電子 如第二周期元素基態(tài)原子的電子排布如圖所示 1 核外電子排布遵循的規(guī)律 1 能量最低原理 2 泡利原理 3 洪特規(guī)則 2 電子排布式的書寫 1 簡單原子的核外電子排布式按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的軌道中 例如 7N 1s22s22p3 17Cl 1s22s22p63s23p5 2 復(fù)雜原子的核外電子排布式先按能量從低到高排列 然后再把同一層的電子排到一起 如26Fe 先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6 然后 將同一層的電子移到一起 即1s22s22p63s23p63d64s2 3 特殊原子的核外電子排布式有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差 因為能量相同的原子軌道在全充滿 如p6和d10 半充滿 如p3和d5 或全空 如p0和d0 狀態(tài)時 體系的能量較低 原子較穩(wěn)定 例如 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均為半充滿狀態(tài) 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 3d10為全充滿狀態(tài) 4s1為半充滿狀態(tài) 說明 運用上述規(guī)律書寫核外電子排布式時 還應(yīng)注意 各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2 n表示電子層數(shù) 最外層電子數(shù)不超過8 K層是最外層時最多不超過2 次外層電子數(shù)不超過18 倒數(shù)第三層不超過32 核外電子總是先排布在能量最低的電子層 然后由里向外從能量低的電子層逐步向能量高的電子層排布 即排滿K層再排L層 排滿L層再排M層等 以上規(guī)律是相互聯(lián)系的 不能孤立地理解 1 20號元素形成的微粒有哪些特點 1 與稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子 與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有 H Li Be2 與Ne原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有 F O2 N3 Na Mg2 Al3 與Ar原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有 Cl S2 P3 K Ca2 2 核外電子總數(shù)為10的粒子 陽離子 Na Mg2 Al3 NH4 H3O 陰離子 N3 O2 F OH NH2 分子 Ne HF H2O NH3 CH4 3 核外電子總數(shù)為18的粒子 陽離子 K Ca2 陰離子 P3 S2 HS Cl 分子 Ar HCl H2S PH3 SiH4 F2 H2O2等 4 核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的粒子有 Na NH4 H3O F OH NH2 Cl HS N2 CO C2H2等 5 元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性 最外層電子數(shù)為1的原子有H Li Na K 最外層電子數(shù)為2的原子有He Be Mg Ca 最外層電子數(shù)跟次外層電子數(shù)相等的原子有Be Ar 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的原子是C 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的原子是O 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的原子是Ne 次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li S