原子核外电子的运动特征
原子核外电子排布与元素周期律
原子核外电子排布与元素周期律一、核外电子的排布规律⑴核外电子运动的特征：质量小，运动空间小，运动速度快，没有确定的轨道。
(2)电子云：电子在核外空间作高速运动，没有确定的轨迹，好象带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，人们形象地称之为电子云。
(3)电子层：根据电子的能量差别和通常运动区域离核的远近不同，核外电子处于不同的电子层。
(4)电子层排布倾向能量最低：核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里，然后由里往外，依次排布在能量逐步升高的电子层里。
(5)各电子层容纳的电子数：各电子层最多容纳的电子数是2n 2个，最外层电子数不超过8个（K 层不超过2个），次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
(6)电子层排布的表示方法：原子结构示意图1、排布规律⑴核外电子排布与能量关系电子离核距离： 近 → 远 电子能量： 低 → 高 ⑵核外电子的分层排布 ① 核外电子层能量不同 电子层离核距离： 近 → 远 电子能量： 低 → 高电子层数（n ）： 1 (K) 2(L) 3 (M) 4 (N) 5 (O)② 电子排布规律Ⅰ 能量最低原理：先排满低能量电子层，再依次排布在能量较高的电子层中。
Ⅱ 各电子层最多容纳的电子数：2n 2 Ⅲ 最外层电子数≤8 Ⅳ 次外层电子数≤18 Ⅴ 倒数第三层电子数≤32注意：以上三条规律不是孤立的，而是相互制约，必须同时满足。
2、常见元素微粒结构特点稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同。
如：（1）核外有2个电子微粒（与He 原子电子层结构相同的离子）：H -、Li +、Be 2+ （2）核外有10个电子微粒（与Ne 原子电子层结构相同的微粒）：阳离子：+Na 、+2Mg 、+3Al 、+4NH 、+O H 3；阴离子：N -3、O -2、F -、OH -、NH -2；分子：Ne 、HF 、H 2O 、NH 3、CH 4（3）核外有18个电子微粒（与Ar 原子电子层结构相同的微粒）：离子：Cl -、S 2-、P 3-、K +、Ca 2+ 分子：Ar 、HCl 、H 2S 、SiH 4、H 2O 2、PH 3、C 2H 6 （4）前18号元素的原子构的特殊性○111 H ○2最外层有1个电子的元素：H 、Li 、Na ○3最外层有2个电子的元素：Be 、Mg 、He ○4最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be 、Al 。
原子核外电子的轨道形状课件
原子核外电子的轨道形状
一、电子云
注意： A.小黑点的含义 B.小黑点疏密的含义 C.H原子电子云的形状
原子核外电子的轨道形状
电子云：描述核外电子运动特征的图象。 电子云中的小黑点：
并不是表示原子核外的一个电子,而是表 示电子在此空间出现的机率。
电子云密度大的地方说明电子出现的机 会多，而电子云密度小的地方说明电子出 现的机会少。
3.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如下规律：
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：
ns < np < nd < (2)形n状f 相同的原子轨道能量的高低：
1s < 2s < 3s < 4s…… (3)电子层和形状相同的原子轨道的能量相 等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
原子核外电子的轨道形状
二 核外电子的排布 分层排布
电子层： K L M N O P Q
离核远近：近
远
能量高低：低
高
1234567 K LMNOPQ
原子核外电子的轨道形状
排布规律（一低四不超） （1）能量最低原理 （2）各层最多容纳2n2 个电子 （3）最外层不超过8个（K层2个） （4）次外层不超过18个，倒数第
s轨道：球形
原子核外电子的轨道形状
p轨道：纺锤形
原子核外电子的轨道形状
1、原子轨道的特点
①s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的； ②S轨道是球形对称的，所以只有1个轨道； ③p轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，所 以p轨道包括px、py、pz3个轨道； ④d轨道有5个伸展方向（5个轨道）
三层不超过32个。 相互制约，相互联系
原子核外电子运动特征
1.电子层：
电子层： K L M N O P Q
离核远近：近
远
能量高低：低
高
1234567 K LMN O P Q
2. 原子轨道
量子力学研究表明，处于同一电子层的原 子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上 运动。
原子轨道与宏观物体的运动轨迹不同，它是指量子力学 描述电子在原子核外空间运动的主要区域。
价电子排布为4s24p4，
电子排布式 [Ar]3d105s25p4
属P区
练习
4. 有下列四种轨道：①2s、②2p、③3p、
④4d，其中能量最高的是 （ D ）
A. 2s B. 2p C. 3p D. 4d
练习
5. 用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组 多电子原子的原子轨道能量的高低
⑴ 3s ＜3p ⑶ 3s ＜3d
⑵ 2p＝x 2py ⑷ 4s ＞3p
练习
6. 比较下列多电子原子的原子轨道能量的 高低
f区元素
最后1个电子填充在f轨道上，价电子构
型是：（n－2）f 0～14ns2,或(n – 2)f 0～14 (n－1)d 0～2ns2，它包括镧系和锕系元素
（各有14种元素）。
【规律总结】
1、周期数=电子层数
2、主族元素： 族序数=原子的最外层电子数=价电子数
副族元素： 大多数族序数=（n-1)d+ns的电 子数=价 电子数
6S2
3d104s1－2 4S24p1 －5 4S24p6 4d105s1－2 5S25p1 －5 5S25p6 5d106s1－2 6S26p1 －5 6S26p6
按照电子排布，可把周期表的元素划 分为5个区：s区、d区、ds区、p区、f区。
第四章 物质结构基础
原子轨道角度分布图
n, l, m（
r，θ，φ）=R n, l （r）﹒Yl, m（θ，φ）
原子轨道角度分布图：由Y（θ ，φ ）对θ ，φ 作图所 得，表示电子可能出现的区域。
3. 概率密度和电子云
概率:电子在核外空间某处出现机会的多少称为概率。 概率密度: 电子在核外空间某处单位体积中出现的概率 称为概率密度。 电子云: 用小黑点的疏密表示原子核外电子出现的概率
密度的大小,这种图像称为电子云。
所以，电子云是概率密度大小的形象化描述。黑点密集 的地方，表示电子出现的概率密度大。
4. 量子数
核外电子的运动状态用波函数或原子轨
道来描述，波函数或原子轨道是由一些参数
来确定的，这些参数都是量子化的（取值不
连续），叫做量子数。
（1）主量子数（n） 【意义】描述电子出现概率最大的区域离核的距离 ，是决定电子能量高低的主要因素。 n越大，表示距 离越远，能量越高。 【取值范围】n只能取1，2，3，4…等正整数，常用 符号K、L、M、N…来表示。 （2）角量子数（L） 【意义】描述原子轨道或电子云的空间形状，在多 电子原子中与n共同决定电子的能量高低。 【取值范围】 L 只能取小于 n 的正整数。即对于给定 的n值，L可取0，1，2，3，…n-1，用符号 s,p,d,f…表示。
磁量子数 m 决定原子轨道在 空间的取向。同 一亚层（l 相同） 的几条原子轨道 在空间有不同的 取向，共有2l +1 种取向，每种取 向相当于一个原 子轨道。
m = 0, ± 1, ± 2, ..., ±l 数目 = 2l + 1
自旋量子数 m s
意义
电子层，决定核 外电子的能量和 离核的平均距离 。n 越大，电子 离核越远，电子 的能量越高。
原子核外电子的运动特征(用)知识讲解
电子云图中小黑点的疏密表示___________
电子云
二、核外电子的排布规律
1、核外电子是分层排布的 2、不同电子层上的电子能量不同，离核越近，能量越低 3、电子优先排布在能量最低的电子层里。
s轨道----呈球形
p原子轨道
p原子轨道是纺锤形（哑铃形）的
d原子轨道
d原子轨道是花瓣形的；f轨道形 状更复杂。
F 轨 道
轨道类型 s
p
轨道形状 球形 纺锤形
d
f
···
·· ·
花瓣型
···
···
·· ·
s轨道是球形对称的，只有 1个轨道，可容纳2个电子。
p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向， 所以p轨道含3个轨道，可容纳6个电子 分别记作：px、py、pz。
电子数
2
8
18
32
2n2
4、电子自旋
电子的自旋方式有两种：顺时自旋和 逆时自旋。分别用↑↓表示。
电子平行自旋：
↑↑
电子反向自旋：
↑↓
观察这个原子运动状态图（剖面图）
（1）该原子核外有几个电子层？ （2）各电子层上电子的运动区域的形状是否一样？
分别是什么形状？
1、下列轨道含有轨道数目为3的是
A、1s √B、2p √C、3p D、4d
2、3d轨道中最多容纳电子数为
A、2 √B、 10 C、 14
D、 18
3、第三电子层含有的轨道数为
A、3 B、 5 C、 7 √D、 9
4.第二电子层最多含有的电子数是
核外电子运动的状态
例. 下列原子的最外电子层中,成对电子占 据的轨道和不成对电子占据的轨道数目相 同的是
AD
A. B B. K C. Si D. O
下列电子排布式表示的微粒,无法确定其 是原子还是离子的是___A__C_.
(A)1s2 (B )1s22s2 (C ) 1S22S22P63S23P6 (E)1s22s22p1
一、原子核外电子运动的特征
1、宏观物体的运动特征
下面以铅球的自由落体运动为例：
S=1/2gt2 V=gt
所处的位置及运行的速度； • 可以描画它们的运动轨迹。
归纳宏观物体运动的特征：
可以准确地测出它们在某一时刻 所处的位置及运行的速度；
可以描画它们的运动轨迹。
2、核外电子运动的特征：
⑴Байду номын сангаас
电子质量很小 （9.1×10-31kg） 带负电荷
同层中能量 ns<np<nd<nf
3. 电子云伸展方向——轨道 S电子云---一个伸展方向 p电子云—三个伸展方向 (px py pz) d电子云—五个伸展方向, f电子云—七个伸展方向
问题: (px py pz)能量是否相同?
(3px = 3py =3 pz)
2px <3px <4px
轨道---在一定电子层上具有一定形状和一定伸 展方向的电子云所占据的空间称轨道.
8、原子的S亚层和P亚层电子数相等的是 __O_、__M__g_____.(短周期）。
9、最外层电子数与次外层电子数相等 的元素有_B_e_、__A__r___.
例9. 第IV主族元素R,在它的R(OH)n中,其质 量分数为0.778,在它的另一化合物R(OH)m 中,质量分数为0.636.
原子核外电子的空间运动状态
原子核外电子的空间运动状态原子核外电子的空间运动状态：（一）电子轨道1、电子轨道是电子沿着原子核外围运动的一条椭圆形轨迹。
这条椭圆形轨迹完全由电子和核间的电磁场相互作用决定。
2、电子轨道的轨道角动量是指电子在原子核外围空间运动的时候的角动量，它可以通过电磁场的膜位能准确的确定出来。
3、电子轨道的运动状态就是指电子在轨道中的运动状态，包括了单重态的电子轨道运动状态，以及双重态的电子轨道运动状态和三重态的电子轨道运动状态等。
（二）电子自旋1、电子自旋是电子在空间中自身运动的一个特征，通俗来说就是电子在原子核外围空间中以固定的角速度运动。
2、电子自旋具有两个独立的特性，即电子的线性自旋，也就是说电子的运动方向不断变化；另一个就是电子的角速度自旋，也就是说电子的具体自旋方向会一直保持不变。
3、自旋的结构包括两个自旋态，一个是有磁态，即自由自旋，它没有内部能量变化；对应的还有无磁态，即锁定自旋，它有内部能量变化。
（三）电子跃迁1、电子跃迁是指电子在原子核外围空间中运动时从一个轨道状态跃到另一个空间状态的过程，电子跃迁中包括了单重态电子跃迁，双重态电子跃迁和三重态电子跃迁等等。
2、电子跃迁的机理一般是由电磁场的膜位能决定的，这也是电子跃迁过程发生的根本原因。
电子跃迁过程中，电子原先处在的低能量状态会被电磁场膜位能引导，由低能量跃到其他的高能量状态之中。
3、电子跃迁过程还会受到外界的干扰，包括光辐射，热辐射等，外界的干扰可以使原子中电子从一个轨道跃到另一个轨道或空间状态，从而使原子转变为激发态，从而发生一系列使原子性质发生变化的现象。
(化学课件)原子核外电子的运动状态
讨论：见课本P5
一个小黑点仅表示电子在此出现了一次。
小黑点的疏密仅表示电子出现几率的大小。
即小黑点较稀的地方表示电子在此出现的机 会少；小黑点较密的地方表示电子在此出现 的机会多。
（三）、决定核外电子运动状态的因素
1、电子层： 在多电子的原子里，它们的运动区域 也不同。能量低的电子通常在离核较近的空间范 围运动，能量高的电子通常在离核较远的空间范 围内运动，
[说明]1、自左向右、自上而下，轨道能量依次递增。
2、每个能级组以ns轨道开始、以np轨道结束。
（3）为什么每个电子层所能容纳的电子数最 多为2n2（n为电子层数）？
1、4d轨道中最多容纳电子数为
A、2
B√ 、 10 C、 14 D、 18
2、下列轨道含有轨道数目为3的是
A、1s B√ 、2p √C、3p D、4d
3、第三电子层含有的轨道数为 A、3 B、 5 C、 7 D√ 、 9
五、电子亚层的能量比较规律
1、相同电子层上电子亚层能量的高低： ns＜np＜nd＜nf
2、形状相同的电子亚层能量的高低： 1s＜2s＜3s＜4s…… 2p＜3p＜4p＜5p…… ……
3、电子层和形状相同的电子亚层的能量相等： 如2px = 2py =2pz
/ / / / / / 1s<—2s<—2p<3—s<3—p<—4s<3d<4—p<5—s<4d<5—p<—6s<4f<5d<6—p<7—s<5f<6d<—7p
结合电子云的形状及伸展方向显然可知：S亚层有 1个轨道，P亚层有3个轨道， d 亚层有5个轨道， f亚层有7个轨道。
四、电子自旋
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高二化学说课殷冬伟
原子核外电子的运动特征
一、教材分析
1、教材的地位和作用
在教学结构中，教材是重要的组成部分，是知识信息的载体，本节课是关于基本概念的教学，“核外电子的运动特征”是学习微粒间作用力和分子空间结构知识的基础，是比较枯燥、抽象的，因而难以理解。
这一部分知识是在学过原子结构、核电荷数、质子数、核外电子数及其相互关系和原子核外电子排布的初步知识基础上进行的。
能够使学生进一步了解元素性质与其原子结构的关系，并为后面的晶体和轨道杂化的教学提供一些说理性的依据。
这对于学生以后的学习有着极为重要的意义。
2、教学目标
（1）理解宏观与微观运动的不同
（2）了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。
（3）掌握描述核外电子运动状态的参数
3、教学重点
（1）核外电子的能层、能级分布及能量关系
（2）核外电子运动状态的参数
4、教学难点
核外电子的能层、能级分布及能量关系
二、教学方法与手段
由于本节课的内容非常抽象，对于学生来说，在对很多问题的认识上还不能采取一分为二的分析方法，极易产生以偏概全的问题。
本节课主要运用创设问题情景法、探究式教学法，采用多媒体辅助教学，注重对学生创新意识和实践精神的培养。
三、教学过程设计
第一部分：宏观与微观运动的不同以及核外电子运动特征的概括
1．创设情景，激发欲望
教师在教学中通过提出问题、叙述故事或提供材料等方式创设情景，让学生参与教学目标的制定，产生"我想学到什么"、"我想知道什么"、"我想发现什么"的学习需要，激发学生学习的欲望和渴求解决问题的迫切心理，让学生在"我要学习"的意识的强烈驱动下自觉主动地参与到学习情景之中。
引入，日常生活中，我们经常接触到一些运动着的物体，如：奔驰在公路上的汽车；飞行的炮弹；围绕地球作高速运转的人造卫星；遨游在浩瀚太空的宇宙飞船……它们的运动和原子核外电子这样的微观粒子的运动有什么区别呢？原子核外的电子到底是如何运动的？有什么特点？原子核外电子的排布有何规律？我的设计意图是要通过栩栩如生的动画画面，激发学生的求知欲，为新课的学习奠定情感的基础。
2、启发点拨，自主探究
教师根据所提的问题，创设发散思维的条件，鼓励学生大胆想象。
教师点在关键处，拨在疑难时，启在探索中，使学生有目的地自揣、自读、自练。
例如：通过我给的关于宏观物体运动速度和核外电子运动速度对比表格，核外电子运动范围和宏观物体的运动范围相比较的表格，在思考问题的过程中，通过观察课件演示的有关核外电子和宏观物体相对比的数据，讨论比较宏观物体和核外电子运动的不同，使得学生在思考问题的过程中，通过观察软件演示的有关核外电子和
宏观物体相对比的数据，讨论比较宏观物体和核外电子运动的不同。
我的设计意图是培养学生自主合作的学习方式，同时也培养学生的观察能力、分析问题和归纳总结的能力，明确微观粒子和宏观物体的不同之处，培养辩证思维的思想。
第二部分：核外电子排布的一般规律
通过复习初中所学的核外电子排布引入电子层的新概念——能层，提出问题“同一能层的电子能量是否相同”，用现实中的拳击比赛同一重量级的人体重是否完全一样来比喻得出能级的概念，并用“能层就象楼房的楼层，能级就好比楼层的楼梯”，这样学生对新概念一听就懂。
从新旧概念的对比中得出能层能级的关系、能层能级与容纳电子数的关系。
通过阅读教材得出能级的种类与能量的关系。
第三部分：描述核外电子运动状态的四个参数
通过举例，如“要描述一个行星的运动状态，我们首先要知道它围绕什么天体公转，在哪个运行轨道，轨道是什么样的，行星自身在不在旋转这些问题”。
这样学生通过讨论就自然而然得出要描述核外电子运动状态的描述跟电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向和电子的自旋方向这四个参数有关。
第四部分：小结
教师引导学生作自我课堂小结，让学生通过运用"我知道了什么"、"我学会了什么"等方式，将一节课所学的知识进行梳理、归纳，找出差距，自行完善。
同时，教师应充分肯定学生对知识的认识探索过程，鼓励学生在实践中验证结论或答案，不断地探索和创新。
四、板书设计
原子核外电子的运动特征
一、宏观、微观运动的不同
二、核外电子排布的一般规律
能层：电子层
能级：电子亚层、原子轨道、电子云形状，有s、p、d、f等能级
原子轨道的伸展方向：每个原子轨道（即能级）都有一定的空间伸展方向
s轨道——球形对称一个伸展方向（即一个轨道）
p轨道——纺锤形三个伸展方向（即三个轨道）
d轨道——十字花瓣形五个伸展方向（即五个轨道）
f轨道七个伸展方向（即七个轨道）
每个轨道能容纳2个电子（泡利不相容原理）
三、描述核外电子运动状态的参数
1、电子层
2、原子轨道或电子云形状
3、原子轨道或电子云在空间的伸展方向
4、电子的自旋状态（或自旋方向）。