第一章原子结构与性质第一节原子结构【知识点梳理】1、原子的诞生：现代大爆炸理论认为：宇宙大爆炸诞生了大量的氢、少量的氦、以及极少量的锂。
如今，宇宙中最丰富的元素是氢、其次是氦。
地球上的元素大多数是金属，非金属仅22种。
2、能层、能级（1）能层①原子核外的电子是分层排布的。
根据电子的能级差异，可将核外电子分成不同的能层。
②每一能层最多能容纳的电子数不同：最多容纳的电子数为2n2个。
③离核越近的能层具有的能量越低。
能层序数 1 2 3 4 5能层符号能级符号轨道数电子数离核远近由近————————→远能量高低由低————————→高（2）能级在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可以不同。
不同能量的电子分成不同的能级。
规律：①每个能层所包含的能级数等于该能层的序数n，且能级总是从s能级开始，如：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、3d，第四能层有4个能级4s、4p、4d和4f，依此类推。
②不同能层上的符号相同的能级中最多所能容纳的电子数相同，即每个能级中最多所能容纳的电子数只与能级有关，而与能层无关。
如s能级上最多容纳2个电子，无论是1s还是2s；p能级上最多容纳6个电子，无论是2p还是3p、4p能级。
③在每一个能层（n）中，能级符号的排列顺序依次是ns、np、nd、nf……④按s、p、d、f……顺序排列的各能级最多可容纳的电子数分别是1、3、5、7……的两倍，即分别是2、6、10、14……原子轨道轨道形状轨道数最多电子数（1）基态原子与激发态原子①基态原子为能量最低的原子。
基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
②基态原子与激发态原子相互转化与能量转化关系：（2）构造原理随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循如图的排布顺序，我们将这个顺序成为构造原理。
①它表示随着原子叙述的递增，基态原子的核外电子按照箭头的方向在各能级上依此排布：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s……这是从实验得到的一般规律，适用于大多数几台源自的核外电子排布。
②构造原理的意义：根据构造原理中电子在能级上的填充顺序，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有原子的电子排布，并用电子排布式表示，如基态Na原子的电子排布式：1s22s22p63s1，基态Ar原子的电子排布式：1s22s22p63s23p6，基态Fe原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2③各能级的能量高低顺序可表示为：（n表示能层）a.E ns＞E(n－1)s＞E(n－2)sb.E np＞E(n－1)p＞E(n－2)pc.E nd＞E(n－1)d＞E(n－2)dd.E nf＞E(n－1)f＞E(n－2)fe.E ns＜E(n－2)f＜E(n－1)d＜E np④由构造原理写出的电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示，如Si、Fe的简化电子排布式分别为：Si:[Ne]3s23p2, Fe:[Ar]3d64s2。
⑤在化学反应中，原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去“原子实”，仅写出原子的外围电子排布式（对主族元素的原子，外围电子又称价电子）。
如Si、Fe的外围电子排布分别为：Si: 3s23p2，Fe: 3d64s2。
（3）能级交错从第三电子层起就出现能级交错现象，如3d的能量似乎应低于4s，而实际上E3d>E4s，按能量最低原理，电子在进入核外电子层时，不是排完3p就排3d，而是先排4s才排3d，由于能级交错，在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外层的填充。
如钙的电子排布式易写成：1s22s22p63s23p63d2，若掌握了能级交错的知识，则应写成：1s22s22p63s23p64s2。
（4）核外电子排布的特殊稳定状态量子力学理论指出，在等价轨道上（同一能级）的电子排布在全充满（p6和d10）、半充满（p3、d5）和全空（p0、d0）状态时，体系的能量较低，原子较稳定，如Cu的外围电子排布，若仅根据构造原理，易错写为：3d94s2，实际上Cu的外围电子排布应为3d104s1，同理Ag的外围电子拍不应为4d105s1。
（5）光谱与光谱分析①光谱：不同元素的原子发生跃迁时会发生吸收或释放不同的光，可以用光谱摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
②光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征光谱来鉴定元素，称为光谱分析。
③氢原子光谱：氢原子光谱为线状光谱。
多电子原子光谱较复杂。
④玻尔原子结构模型与氢原子光谱：玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。
4、原子核外电子运动状态描述（1）电子云：①电子云图中的黑点不代表一个电子，每一个黑点表示电子出现过一次。
②黑点疏密的过程表示了电子在原子核外出现的概率的大小。
点疏的地方表示电子在那里出现的概率小，点密集的地方表示电子在那里出现的概率大。
③离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。
如2s电子云比1s电子云更扩散。
④s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。
p电子云有三种空间伸展方向。
（2）原子轨道①原子轨道：电子云的轮廓图称为原子轨道。
常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来。
②原子轨道的形状：s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的，如图甲、乙。
③能层序数n越大，原子轨道的半径越大。
④不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。
⑤ns能级各有1个轨道，np能级有3个轨道，nd能级有5个轨道，nf能级有7个轨道。
np能级有7个轨道。
np能级中的3个原子轨道相互垂直，分别以p x、p y、p z表示，它们具有相同的能量。
⑥各原子轨道的能量高低多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：a．相同电子层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nfb．形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s … …电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2p x，2p y，2p z轨道的能量相等。
5、核外电子轨道排布式（1）核外电子排布的原则：①能量最低原理：原子核外电子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泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。
如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。
③洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
如2p3的轨道表示为，不能表示为或。
（2）轨道表示式用小圆圈（或方框、短线）表示一个给定的原子轨道，并用箭头表示电子，且用“↑”或“↓”来区别自旋方向不同的电子。
第二节原子结构与元素的性质【知识点梳理】1、元素周期表与原子的电子层结构元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。
（1）原子的外层电子结构和元素的分区周期表中的元素可根据原子的外层电子结构特征划分为5个区。
①s区元素：最外层除有两个1～2个s电子，次外层无d电子，价电子构型ns1～2，包括IA、IIA族的所有元素。
②p区元素：最外层除有两个s电子外，还有1～6个p电子（He无p电子）。
价电子构型为ns2np1～6，包括ⅢA→ⅦA和零族（He除外）。
③d区元素：最外层有两个s电子，次外层有1～8个d电子，价电子构型为(n–1)d1～8ns2（个别例外），这个区包括ⅢB→Ⅷ族，其中Ⅷ族包括三个竖例。
④ds区元素：最外层有1～2个s电子，次外层d电子全满，价电子构型为（n–1）d10ns1～2，包括IB，IIB族元素。
⑤f区元素：最外层有两个s电子，次外层s电子和p电子已全满，d电子0～2个，倒数第三层1～14个f电子（个别例外）。
价电子构型为(n–2)f0～14(n–1)d0～2ns2。
这个区指包括镧在内的镧系元素和包括锕在内的锕系元素。
（2）核外电子排布和周期表的关系周期表有7个横行，表示七个周期；18个纵行。
从左到右，各主副族元素的排列顺序已在元素的分区示意图中反映出来了。
通常把周期表的各副族元素和第Ⅷ族元素叫过渡元素。
除零族外，周期表共有三大部分：①主族元素，在表中左右两端；②过渡元素，在表的中部；③镧系和锕系，在表的底部。
①元素的电子层数=周期数。
②主族元素原子的价层电子数=该元素在周期表中的族数。
当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高氧化态。
（3）副族元素（除镧系、锕系外）ⅢB→ⅦB可失去ns2和(n–1)d轨道上的全部电子。
所以，最高正价数=族数。
Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分d电子，所以最高正价低于族数(8)，只有Ru和Os可表现八价。
I B可失去ns1电子和部分(n–1)d电子，所以I B的族数<最高郑家，II B只失去ns2电子，II B族数=最高正价。
2、核外电子排布与元素周期系元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复的结果。
根据原子核外电子排布原则和原子光谱实验结果，可以得到各元素原子的电子层结构。
元素原子电子排布呈现周期性变化，根据这种变化可将周期系分为7个周期、16个族或18列。
第一周期只包括H、He两种元素，其电子组态为1s1~2。
第二周期包括从Li到Ne共8种元素，Li、Be的电子组态为[He]2s1~2，B到Ne的电子组态为[He]2s22p1~6。
第三周期与第二周期相似，包括从Na到Ar共8种元素，Na、Mg的电子组态为[Ne]3s1~2，Al到Ar的电子组态为[Ne]3s23p1~6。
第一、二、三周期元素中，电子依次排布在s和p轨道，包含的元素较少，称为短周期。
第四周期包括从K到Kr共18种元素。
由鲍林原子轨道近似能级图可知：第四周期元素3d和4s轨道出现能级交错，即E3d>E4s，K、Ca的最后一个电子依次填充在4s轨道，其电子组态为[Ar]4s1~2。
从21号元素Sc到30号元素Zn，最后一个电子依次填充在3d轨道，电子组态为[Ar]4s23d1~10。
但Cr、Cu例外，电子组态分别为[Ar]4s13d5，[Ar]4s13d10。
从31号元素Ga到36号Kr，最后一个电子依次填充在4p轨道，电子组态为[Ar]4s23d104p1~6。
第五周期与第四周期类似，包括从37号元素Rb到54号元素Xe共18种元素。
其中Rb、Sr最后一个电子填充在5s轨道，其电子组态为[Kr]5s1~2。
从39号元素Y到48号元素Cd 共10种元素，最后一个电子依次填充在4d轨道，电子组态为[Kr]5s24d1~10。