1-1.3原子的基态与激发态、光谱
第一章第1节第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道guo
3．光谱 (1)光普形成的原因 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。 (2)光谱的分类
发射光谱是暗色背景的明亮谱线，吸收光谱则是明亮背景的暗色 谱线，两者谱线一一对应。
(3)光谱分析 在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方 法，称为光谱分析。
不同元素的原子光谱都是特定的，光谱图就像“指纹”辨人一 样，可以辨别形成光谱的元素。人们已用光谱分析方法发现了许多元 素，如铯、铷、氦、镓、铟等元素。
(3)不同能级的原子轨道数目 ns能级有1个原子轨道，np能级有3个原子轨道，nd能级有5个原 子轨道，nf能级有7个原子轨道。 (4)原子轨道能量高低的比较 ①相同电子层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。 ②形状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：2px＝2py＝2pz。
解析：电子云中的一个小黑点代表电子在此曾出现过一次，而不 代表一个电子，故 A 错误；表示不同能级上的电子出现概率的电子云 轮廓图较形象地描述了电子的运动状态，量子力学把电子在原子核外 的一个空间运动状态称为一个原子轨道，故 C 错误。
答案：BD
跟踪练习 2 下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是
核
外
电
子
运
动
状
态
的
描
述
概率分布图(电子云)
电子云轮廓图的制作过程 原子轨道
现象解读
小黑点不表示电子，只表示 电子在这里出现过一次。
小黑点的疏密表示电子在核外 空间内出现的机会的多少。
电子云只是形象地表示 电子 出现在各点的概率高低,而实 际上并不存在。
图片解读 2、电子云轮廓图——原子轨道
能量最低原理、基态与激发态、光谱
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表 一个电子。如第二周期元素基态原子的电子 排布如图所示。
注意： 书写原子轨道表示式时，常出现以下几种错误： ① ↑↑ (违反泡利原理)。
1.核外电子排布遵循的规律 (1)能量最低原理。 (2)泡利原理。 (3)洪特规则。
2．电子排布式的书写
2．原子轨道
(1)定义：常把电子出现的概率约为90%的空 间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原 子轨道。
(2)原子轨道的类型和形状
①类型：原子轨道可以分为s、p、d、f等类 型。
②形状：
a．s轨道为球形对称，故只有一个伸展方向， 所以s轨道只有一个，呈球形；
b．p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所 以p轨道有px、py、pz三个轨道，呈纺锤形； c．d轨道有5个伸展方向(5个轨道)；
3．原子轨道的表示式
(1)泡利原理：1个原子轨道最多只能容纳2个电子，而 且这2个电子的自旋方向必须相反(用“↑↓”表示)。或者 说，在同一个原子轨道中，不可能有2个处于完全相同状 态的电子。例如，ns2的原子轨道上的电子排布为 ↑↓ ， 不能表示为 ↑↑ 。
(2)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同 轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且 自旋方向相同。
①最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。
②最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、 Ca。
③最外层电子数跟次外层电子数相等的原子 有Be、Ar。
④最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是 C。
⑤最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是 O。
⑥最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是 Ne。
⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有 Li、Si。
原子发射光谱_由激发态返回基态或较低能级的过程中_概述说明
原子发射光谱由激发态返回基态或较低能级的过程中概述说明1. 引言1.1 概述原子发射光谱是研究原子的能级结构和电子跃迁行为的重要工具。
当原子从激发态返回到基态或较低能级时，会以辐射的形式释放出能量。
这种辐射称为发射光谱。
通过对发射光谱的分析，我们可以获取有关元素的信息，例如元素的存在、浓度、化学组成等。
因此，原子发射光谱在很多领域都被广泛应用。
1.2 文章结构本文将围绕原子发射光谱展开讨论。
首先在引言部分概述原子发射光谱的研究背景和意义，在第二部分对原子发射光谱进行简要介绍并解释激发态和基态的概念。
接下来，在第三部分中详细探讨了返回基态或较低能级的过程，并介绍了发射光谱产生机制中的能级跃迁与辐射过程之间的关系。
第四部分将展示一些应用实例，并评述了光谱仪器技术对原子发射光谱研究的影响。
最后，在第五部分中总结本文的主要观点和内容回顾，并探讨了原子发射光谱研究的展望和潜在应用领域。
1.3 目的本文的目的是介绍原子发射光谱及其相关概念，解释发射光谱产生机制，探讨其在实际应用中的表现与解读方法，并展示一些该领域的应用案例。
同时，我们将评述光谱仪器技术对原子发射光谱研究的影响，并展望未来该领域可能的研究进展和应用趋势。
通过本文的阅读，读者将对原子发射光谱有一个全面而深入的了解，为相关研究与应用提供参考和借鉴。
2. 原子发射光谱概述：2.1 发射光谱简介原子发射光谱是一种重要的光谱分析方法，用于研究原子在激发态和基态之间跃迁时所产生的辐射现象。
当原子受到能量激发后，其电子会由低能级跃迁至高能级。
随后，部分电子会从高能级返回到低能级或基态，并释放出与跃迁相对应的特定频率的光。
2.2 激发态和基态概念解释在原子中，每个电子都存在于不同的能级上。
当电子处于较低的能级时称为基态，而当电子受到外界能量激发并跃迁至较高的能级时，则称为激发态。
基态和激发态之间存在着固定的能量差。
2.3 返回基态或较低能级的过程说明原子在受到外界激励后，电子将从基态跃迁至激发态。
高中化学 第一章 1.2能量最低原理、基态与激发态、光谱 电子云与原子轨道讲义+精练(含解析)新人教版选修3
第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道课程目标核心素养建构1.了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。
2.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道，掌握泡利原理和洪特规则。
核外电子⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧运动状态⎩⎪⎨⎪⎧基态激发态光谱电子云原子轨道排布规则⎩⎪⎨⎪⎧泡利原理洪特规则洪特规则特例[知识梳理]一、基态与激发态、光谱1.能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
2.基态原子与激发态原子（1）基态原子：处于最低能量的原子。
（2）激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
（3）基态、激发态相互转化的能量变化3.光谱与光谱分析（1）光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
（2）光谱分类（3）光谱分析在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
【自主思考】在国庆节、元旦、春节，我们经常放焰火来庆祝，请你思考这与原子结构有什么关系呢？答案这与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
二、电子云与原子轨道1.电子云用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布图，被形象地称为电子云。
2.电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态有一个形象化的简便描述，把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图。
3.原子轨道（1）定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
（2）形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
（3）各能级所含有原子轨道数目能级符号n s n p n d n f轨道数目 1 3 5 74.泡利原理和洪特规则（1）泡利原理：一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。
电子自旋有顺时针和逆时针两种状态。
原子光谱项
1P1 =(L=1,S=0: mL=-1/0/1; mS=0（含在1D2中）
(2)等价电子的光谱项
等价组态光谱项不能采用非等价组态光谱项的推求方 法，因为受pauli原理的限制，微观状态数大大减少，光谱 项推求的难度增大。例如n p 1m p 1组态的微观状态数有
C6 1C6 156 !!1!56 !!1!36种
L0,S0,J0 1 S 0
自由离子基谱项
• 同一电子组态中能量最低的光谱项称为基谱项, 基谱项可根据洪特规
则、鲍林不相容原理和能量最低原理来确定：
– 具有最高的自旋多重态, 即S最大的谱项
– 当S相同时, L最大的谱项
• 根据这种原则, 我们直接可以写出基谱项, 方法是
– 尽可能在每条轨道上都安置一个电子, 以确保S最大
相互作用强于电子之间轨道角动量和自旋角动量相互作用
的情况。这种偶合方式一般用于原子序数大于30的较重的 元素。这种情况下，应首先将每个电子的l和s偶合起来求 出j，然后把每个电子的j偶合起来得J
j = l + s，l + s -1，……│ l - s│，J＝∑j
2.1.3 原子光谱项的推求方法
n,l,m,ms
m=
-1
0
+1
电子排布 ↑↓
↑↓
↑↓
组态 s 2
p6
d 10
f 14
状态 1S0
1S0
1S0
1S0
闭壳层 (s2, p6, d10) 对 L , S 无贡献 (L0,S0)。
( n , l ) 确定一种组态，两个电子的 ( n l ) 相同时称为等价电子，( n l )
中两者有一不等者，则称为非等价电子。
小，能量低；电子多于半充满时，J大，能量低。
原子结构知识：原子的激发态和基态的区别
原子结构知识：原子的激发态和基态的区别原子是物质的基本单位，也是组成所有物质的基本构建块。
原子由原子核和电子组成，其中电子绕着原子核旋转。
原子有两种状态：基态和激发态。
本文将探讨原子的这两种状态的区别。
首先，我们来谈谈基态。
基态是指原子中所有电子都在它们最低能量的轨道上。
这种状态是最稳定的状态。
一个原子的基态状态可以通过在低压气体中观察原子发射光谱来确定。
当电子吸收一些能量时，它可以从基态进入激发态。
那么，什么是激发态呢？激发态是指原子中至少有一个电子不在它们最低能量的轨道上。
当电子从低能级轨道到高能级轨道时，原子处于激发态。
当电子从高能级轨道到低能级轨道发生跃迁时，原子会释放能量，并回到基态。
电子在轨道之间发生跃迁时，会吸收或释放光子能量。
这些光子被吸收或释放的能量可以通过原子的光谱来测量。
原子的光谱可以确定哪些能量级别可以被电子占据，以及电子从一个水平跃迁到另一个水平会涉及哪些能级。
激发态和基态的区别在于能级。
在激发态中，电子运动的能量比在基态中高。
在基态中，所有电子都在它们最低能量的轨道上。
相比之下，在激发态中，至少有一个电子不在它们最低能量的轨道上，所以它的能量更高。
激发态和基态的区别也可以通过原子的反应和化学行为来表现出来。
当一个原子处于激发态时，它比基态更容易与其它原子或分子相互作用，因为它的能量更高。
例如，激发的氢原子容易与氧分子反应生成水。
对于原子的应用，基态和激发态都有不同的应用。
例如，在荧光灯中，电流通过气体中的气体原子时，会将不少原子的电子处于激发态。
当这些电子从高能量轨道回到低能量轨道时，它们释放能量并发出光。
因此，荧光灯中的光是由激发态到基态的跃迁产生的。
在激光技术中，电子在高能级轨道和基态之间快速跃迁并且放出能量。
这种能量会被聚焦并通过光子释放。
因此，激光技术可以用于医学、研究和其他的应用中。
总而言之，原子的基态和激发态有不同的能量状态，这个状态影响了原子所表现的化学和物理特性。
原子的光谱与激发态
原子的光谱与激发态原子的光谱是指当原子由低能级跃迁到高能级或高能级跃迁到低能级时所辐射出的光的波谱。
根据原子的内部结构和电子的能级分布，不同元素的原子光谱呈现出独特的特征，这使得光谱分析成为了一种重要的手段来研究原子的结构和性质。
原子的光谱实验通常通过将样品加热至高温或通过电磁辐射来激发原子，使其电子从基态跃迁到激发态。
当电子从激发态返回基态时，会发生能级差距所对应的能量的辐射，产生特定的光谱线。
这些光谱线在光谱仪上呈现为一系列锐利的峰。
原子的光谱可以分为连续谱和线谱两种类型。
连续谱是指当原子中的电子由高能级向低能级跃迁时，所发射出来的一连串连续的光线。
这种光谱广泛应用于物理学和天文学领域，用以研究物体的发光机制和物质的组成。
除了连续谱外，原子还会显示出线谱。
线谱是指原子的特定能级跃迁所辐射出的离散光线。
不同元素的原子具有不同的能级分布，因此它们的线谱也有所不同。
线谱可以进一步分为发射线谱和吸收线谱。
发射线谱是指当原子中的电子从高能级跃迁至低能级时所发射出的光线。
吸收线谱则是指当原子中的电子吸收外部的电磁辐射时，从低能级跃迁至高能级产生的谱线。
光谱分析是一种非常重要的工具，它被广泛应用于物理学、化学、天文学、地质学等多个领域。
通过对原子光谱的观测和分析，我们可以推断出原子的组成、结构以及原子间的相互作用。
光谱数据还可以用于判断物质的纯度和浓度，从而在科学研究和工业实践中发挥着重要作用。
此外，光谱分析还可以通过观察光谱的位置和强度来推断出原子中的电子能级结构。
通过精确测量光谱线的波长和频率，可以计算出相应电子能级之间的能量差。
这些能级差可以用于验证和修正原子结构理论模型，并为研究材料的光学性质提供基础。
总之，原子的光谱与激发态是研究原子结构和性质的重要手段。
通过光谱分析，我们可以揭示原子内部电子能级的分布和物质的组成，进而推断出原子的结构和性质。
光谱分析在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景，在不断的发展中为我们提供了更加深入的了解原子世界的机会。
1-1.3原子的基态与激发态、光谱
1-1.3原子的基态与激发态、光谱
第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱
一、能量最低原理
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
二、基态与激发态
1.基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。
例如：Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。
2.激发态：当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。
例如：如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量，就会发生跃迁到更高能量的能级，如Na基态中的2p能级吸收了能量，那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级，最终形成激发态的1s22s22p53s2
3.基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收能量
释放能量，主要形式为光
激发态原子
三、原子光谱
1.定义：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。
2.分类：发射光谱、吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征：发生光谱为暗背景，亮线，线装连续不断
吸收光谱为亮背景，亮线，线装连续不断
注意：烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态，再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程，所以是一个物理变化。
3.光谱应用：①光谱分析，利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。
.②解释霓虹灯发光，烟火发光等生活现象。
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第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱
一、能量最低原理
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
二、基态与激发态
1.基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。
例如：Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。
2.激发态：当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。
例如：如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量，就会发生跃迁到更高能量的能级，如Na基态中的2p能级吸收了能量，那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级，最终形成激发态的1s22s22p53s2
3.基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收能量
激发态原子
释放能量，主要形式为光
三、原子光谱
1.定义：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。
2.分类：发射光谱、吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征：发生光谱为暗背景，亮线，线装连续不断
吸收光谱为亮背景，亮线，线装连续不断
注意：烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态，再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程，所以是一个物理变化。
3.光谱应用：①光谱分析，利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。
.②解释霓虹灯发光，烟火发光等生活现象。