第2课时、四个量子数1说课材料
高中化学 第1章 本章重难点专题突破一 描述原子核外电子运动状态的四个量子数教案 高中化学教案
1 描述原子核外电子运动状态的四个量子数量子力学用四个量子数来描述核外电子运动的状态。
各个量子数对核外电子运动状态描述的程度有所不同，它们必须相互配合来提高对核外电子运动状态描述的程度，各量子数的功能如下：1．主量子数n对应着电子层(主能层)数，意思是说核外电子是分层排布的。
如Na原子核外的11个电子在基态时分三层排布。
2．角量子数l所表达的是一个电子层(主能层)里又划分为若干个能级(电子亚层或电子分层)。
主量子数n和角量子数l共同表达了电子层中的能级。
如3s(n＝3，l＝0)表示第三电子层里的第一能级(最低能级)，3p(n＝3，l＝1)表示第三电子层里的第二能级(较高能级)。
3．磁量子数m所表达的是一个能级中又划分为若干个原子轨道。
主量子数n、角量子数l和磁量子数m表达了n电子层里某能级中的原子轨道。
如2p x(n＝2，l＝1，m＝＋1)、2p y(n＝2，l＝1，m＝0)、2p z(n＝2，l＝1，m＝－1)各表示第二电子层里第二能级中的一个轨道。
4．自旋磁量子数m s描述的是电子的自旋性质。
任何一个电子都有自己的自旋方向，处在同一个原子轨道的电子共分两种不同的自旋方向。
这样，原子中的电子运动状态可用量子数n、l和m确定的原子轨道来描述，并取两种自旋状态中的一种。
必须将四个量子数搭配起来才能具体准确地描述出某个核外电子的运动状态。
能级又叫做原子轨道或电子亚层，一个能级即一种原子轨道或一个电子亚层。
如1s能级又叫做1s轨道或1s亚层，3d能级又叫做3d轨道或3d亚层等。
主量子数n分别为1、2、3时，其他量子数的对应取值情况如表所示。
A ．1,1,2，－12B ．3,2,2，＋12C ．2,2,2,2D ．1,0,0,0解析 在A 中，n ＝1，l ＝1，m ＝2，m s ＝－12不合理；在B 中，n ＝3，l ＝2，m ＝2，m s＝＋12合理；在C 中，n ＝2，l ＝2，m ＝2，m s ＝2不合理；在D 中，n ＝1，l ＝0，m ＝0，m s＝0不合理。
原子结构教案：电子的量子数及其意义
原子结构教案：电子的量子数及其意义一、教学目标1. 让学生了解电子在原子中的运动状态，掌握电子的四个量子数及其意义。
2. 培养学生运用量子数解释原子结构和化学性质的能力。
3. 引导学生通过观察、思考、讨论，培养科学探究和合作交流的能力。
二、教学内容1. 电子的运动状态2. 主量子数、角动量量子数、磁量子数和自旋量子数3. 量子数的意义和应用三、教学重点与难点1. 重点：电子的四个量子数及其意义。
2. 难点：量子数在不同原子轨道上的取值及其对原子性质的影响。
四、教学方法1. 采用多媒体课件辅助教学，直观展示电子的运动状态和量子数。
2. 利用实物模型、图片等教具，帮助学生形象理解量子数。
3. 组织小组讨论，引导学生主动探究量子数在原子结构和化学性质中的作用。
五、教学过程1. 导入：回顾原子的基本结构，引导学生思考电子在原子中的运动状态。
2. 新课导入：介绍电子的四个量子数，分别是主量子数、角动量量子数、磁量子数和自旋量子数。
3. 讲解：详细讲解每个量子数的概念、取值范围及其意义。
4. 案例分析：分析不同原子轨道上的量子数取值，探讨其对原子性质的影响。
5. 实践操作：让学生利用量子数解释一些常见原子的结构和性质。
6. 小组讨论：组织学生分组讨论，分享各自的学习心得和感悟。
8. 作业布置：布置一些有关量子数练习题，巩固所学知识。
9. 课堂反馈：了解学生对量子数的掌握情况，为下一步教学提供参考。
10. 课后拓展：引导学生进一步研究量子数在其他领域的应用，如量子计算、量子通信等。
六、教学活动设计1. 互动游戏：设计一个关于量子数的互动游戏，让学生在游戏中加深对量子数概念的理解。
2. 思考题：布置一些有关量子数的思考题，引导学生进行深入思考。
七、课程评价1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 作业评价：对学生的作业完成情况进行评价，了解学生对量子数的掌握程度。
鲁科版必修2《量子世界》说课稿
鲁科版必修2《量子世界》说课稿一、导入引言大家好，我是今天的主讲人。
今天要给大家带来的是鲁科版必修2《量子世界》这一章的说课稿。
量子力学是一门非常前沿、神秘而又令人着迷的学科，它探索的是微观世界的规律。
通过学习《量子世界》，同学们将会对量子力学的基本概念有一个初步的了解，对于科学研究的前沿领域也将有更深刻的认识。
二、情境引入同学们，我们身处的这个世界是微观和宏观的交织。
以往我们学习的物理都是建立在经典物理学的基础之上的，而经典物理学无法解释微观世界的一些奇特现象。
例如，光的波粒二象性、电子的波动性和粒子性等。
究竟量子力学是怎样解释这些微观世界的现象的呢？三、教学目标在本节课中，我们的教学目标主要有以下几点： - 了解量子力学的基本概念； - 掌握光的波粒二象性和电子的波粒二象性； - 了解量子力学的数学表达方式。
四、教学内容4.1 量子力学的引入在这一部分，我们将首先引入量子力学的基本概念，并带领同学们了解到量子力学与经典物理学的差异，为后续的学习做好铺垫。
4.2 光的波粒二象性量子力学有一个非常重要的概念，那就是波粒二象性。
光的波粒二象性表明光既有波动性，又有粒子性。
我们将通过实验和理论解释来让同学们深入理解这一概念，并进行思辨讨论。
4.3 电子的波粒二象性和光一样，电子也具有波粒二象性。
我们将通过电子的干涉和衍射实验来说明电子的波动性和粒子性，并引导同学们思考电子是如何实现波动和粒子性的转变的。
4.4 量子力学的数学表达方式量子力学有自己独特的数学表达方式，其中波函数和薛定谔方程是最重要的两个概念。
我们将通过一些简单的数学推导和实例来引导同学们理解波函数和薛定谔方程的基本原理和应用。
五、教学重点与难点5.1 教学重点•量子力学的基本概念；•光的波粒二象性、电子的波粒二象性；•量子力学的数学表达方式。
5.2 教学难点•量子力学的基本概念理解深入；•波粒二象性的理论解释；•薛定谔方程的理解和应用。
原子结构 说课稿 教案
原子结构第2课时知识与技能1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理4、知道原子的基态和激发态的涵义5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用重点：电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱难点：电子排布式知识结构与板书设计三、构造原理1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。
电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。
即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。
当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定［稀有气体元素符号］+外围电子(价电子、最外层电子)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。
基态与激发态的关系：2、不同元素的原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的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱3、光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素【教学步骤、内容】[课前练习]理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。
能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数。
[思考]钾原子的电子排布为什么是2、8、8、1而非2、8、9？板书］三、构造原理［投影］图1-2构造原理［讲］在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。
电子的排布遵循构造原理［板书］1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s4f 5d 6p 7s……［讲］构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。
浅谈四个量子数
浅谈四个量子数●四个量子数是指：主量子数n，角量子数l，磁量子数m，和自旋量子数m s。
它们是在量子力学中表征波函数或者电子云的空间性质以及电子的自旋情况的参量。
下面结合中学化学内容粗浅的谈谈它们的意义。
●主量子数n，它的取值范围是1到∞【无穷大】的整数，即：1、2、3、4、5、6、7 ……。
每一个数值表示一个能层，数值越大表示距核越远。
可以简单地理解为从原子核向外数，能层的层序数。
●角量子数l，它的取值范围是从0到n-1的所有自然数。
也就是说，当主量子数n不同时，角量子数l的值以及值的个数是不同的。
如主量子数n=1时，角量子数l=0【只有1个值】；主量子数n=2时，角量子数l = 0、1【2个值】；主量子数n=3时，角量子数l = 0、1、2【3个值】；……相同的数值表示相同名称的能级【即亚层】，如l = 0表示s亚层；l = 1表示p亚层；l = 2表示d亚层；l = 3表示f 亚层；……可以看出，角量子数l的值的个数=主量子数n的值，【即亚层数=能层层序数】。
●磁量子数m，它的取值范围是从-l到+l之间的所有整数值。
也就是说，当角量子数l的值不同时，会有不同个数的磁量子数m。
如：当角量子数l = 0时，磁量子数m只能是0【1个值】；当角量子数l = 1时，磁量子数m有-1、0、+1【3个值】；当角量子数l = 2时，磁量子数m有-2、-1、0、+1、+2【5个值】；当角量子数l = 3时，磁量子数m有-3、-2、-1、0、+1、+2、+3【7个值】；……可以看出，磁量子数m的值的个数就是每个能级【亚层】中一共有的轨道数。
●综合以上所述，可以知道，主量子数为n的能层中一共有的原子轨道数为n2个。
●自旋量子数m s，它的取值范围是+1/2或者-1/2,电子的自旋方向相同时，自旋量子数m s的值相同；电子的自旋方向相反时，自旋量子数m s的值不同；●一个原子中，如果有两个电子的主量子数n，角量子数l，磁量子数m，都相同，则自旋量子数m s一定不同。
第一讲原子结构部分知识资料四个量子数
一、四个量子数1.主量子数n表示电子层，反映电子浮上几率最大的区域离核的远近(即电子云大小)，n越大，离核越远。
主量子数是决定电子能量高低的第一要素。
n 越大，能量越高。
取值：正整数，1、2、3、4…电子层符号：K、L、M、N、2.角量子数l表示电子亚层，决定原子轨道或电子云形状，l 是决定电子能量的第二要素。
取值：取决于主量子数n，l =0、1、2……n-1，有n个值光谱符号：s、p、d、f…注重:亚层数=电子层数;某电子层上的亚层在亚层符号前加n(例如2s、2p、3s、3p、3d)3. 磁量子数(m)反映原子轨道或电子云的空间舒展方向，每一取值代表一种舒展方向或一个原子轨道取值：0，±1, ±2……±m，有2 m+1个取值数=舒展方向数=原子轨道数S有一个轨道；p有三个轨道；d有五个轨道；f有七个轨道4.自旋量子数(m s)表示同一轨道上电子两种不同的自旋状态取值: ±1/2一个轨道上有两个电子时，自旋方向定相反，一个电子m s=-1/2，另一个电子m s=+1/2第1页/共3页例题1：将下列轨道填上允许的量子数：（1）n=__3__，l= 2 ，m= +1 ，m s= -1/2（2）n= 2 ，l=__1__，m= -1 ，m s= +1/2（3）n= 4 ，l= 2 ，m=0，±1，±2，m s= -1/2（4）n= 3 ，l= 2 ，m=0，±1，±2，m s=__+1/2或-1/2__（5）n= 2 ，l=___0_，m= 0 ，m s= -1/2（6）n= 5 ，l= 0 ，m=___0_，m s= +1/2例题2：某原子的最外层电子的最大主量子数为4时。
A．仅有s电子。
B．有s和p电子。
C．有s，p和d电子。
D．有s，p，d和f电子。
答案：D例题3：下列关于四个量子数的说法中，准确的是。
A电子的自旋磁量子数是±1/2，表示一个原子轨道中的2个电子的运动状态彻低相反B磁量子数m＝0的轨道都是球形的轨道C角量子数l的可能取值是从0到n的正整数D多电子原子中，电子的能量决定于主量子数n和角量子数l 答案：D第3页/共3页。
材料科学基础
四个量子数及其表征的意义主量子数 n －表征原子轨道离核的远近，即核外电子的层数；(n= 1,2? ?) 角量子数 li －又称副量子数。
它决定原子轨道或电子云的形状，并在多电子原子中和n一起决定电子的能量; (n-1)磁量子数 m －表征原子轨道在外磁场方向上分量的大小，即原子轨道在空间的不同取向；(m=2l+1)自旋量子数 s －表征自旋运动的取向。
(s=±1/2)核外电子排布规律能量最低原理：多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能地分布到能量最低的轨道。
泡利不相容原理：在同一个原子中，没有四个量子数（运动状态）完全相同的电子。
洪特规则：电子分布到能量相同的等价轨道时，总是先以自旋相同的方向，单独占据能量相同的轨道。
洪特规则的特例：等价轨道的全充满、半充满和全空的状态是比较稳定的。
原子间的键合：所谓结合键(bond)是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。
结合键决定了物质的一系列物理、化学、力学等性质。
1.金属键：典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键。
特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构性质：良好导电、导热性能，延展性好，2.离子键：多数盐类、碱类和金属氧化物特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体3.共价键：亚金属(C、Si、Sn、 Ge)，聚合物和无机非金属材料实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成特点：有饱和性、方向性，配位数较小性质：熔点高、质硬脆、导电能力差4.范德华力：包括：静电力、诱导力和色散力。
特点：不具有饱和性和方向性。
属物理键，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改变材料性质5.氢键：存在于HF、H2O、NH3中，在高分子中占重要地位，氢原子中唯一的电子被其它原子所共有(共价键结合)，裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引—氢桥1。
学案 四个量子数(物质结构与性质选修4)
年级：高二
课题
原子轨道与四个量子数
课型
新授课
教材分析
学
习
目
标
1初步认识原子结构的量子力学模型
2能用n、ι、m、ms四个量子数描述核外电子的运动状态。
3知道n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制
4了解原子轨道概念
5能正确书写能级符号及分析原子轨道数目
6知道四个量子数决定的内容
重点
难点
（1）用四个量子数描述核外电子的运动状态。
②角量子数
表示符号对于确定的主量子数，角量子数取值为，对应的符号为。角量子数作用：。
（注意各能级的表示方法）
练习写出下列能级的符号
（1）n=5,ι=0（2）n=3,ι=1
（3）n=4,ι=2（4）n=5,ι=3
③磁量子数
表示符号对于确定的角量子数，磁量子数取值为，对应的符号为。磁量子数作用：。
（注意原子轨道的表示方法）
④自旋磁量子数
表示符号对于一个确定轨道的电子，自旋磁量子数的取值为，
课堂检测：
1.写出下列能级的n、ι值
（1）3p（2）4s（3）6f（4）5d
2、填空
n取值
ι取值
m取值
原子轨
道数目
1
2
3
4
课堂
总结
（2）n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制
（3）书写能级符号及分析原子轨道数目
预习学案
1、玻尔原子结构模型的优点和缺点。
2、描述核外电子运动状态的四个量子数及符合分别是什么？都有什么作用？
3、必修中核外电子的排布规律？
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层 有多少个不同的能级．
练习:找出1下1列s 条件下能级的数目,并写出2 其2能s 级2p的符号
A. n=1 3 3s 3p 3d
B. n=2 4 4s 4p 4d 4f
C. n=3 规律: 每层的能级数值D=.电n子=4层数
三、电子云和原子轨道
1、电子运动的特点：质量极小，运动空间极 小，极高速运动。 2、无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 3、不能同时测定电子在某一刻所在的位置和运
（3）只有当电子从一个轨道（能量为Ei） 跃迁到另一个轨道（能量为Ej）时，才会 辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量 以光的形式表现并被记录下来，就形成了 光谱。
[追根寻源] 试用玻尔理论来介绍为什么氢原子
光谱是线状光谱？
[身边的化学] 了解“霓虹灯为什么能
够发出五颜六色的光？”
电子在发生跃迁时辐射或吸收 能量是量子化的，对霓虹灯而言， 灯管中装载的气体不同，在高电 压的激发下发出的光的颜色就不 同。
轨迹 可描述 （画图或函数描述）
不可确定
1 、电子云
形象化的描述电子在核 外空间单位体积内出现 概率大小的图形 说明: (1)电子云图中的每一个点 并不是表示一个电子.
(2)电子云图中单位体积内点越稠密（电子云密度 大）, 表示电子在单位体积内出现的概率越大:单 位体积内点越稀疏（电子云密度小）,表示电子在 那里在单位体积内出现的概率越小.
2.汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么?
电子
【小结】人类对原子结构的认识历史：
德谟克利特：朴素原子观
道尔顿：原子学说
汤姆生：“葡萄干面包式” 模 型 卢瑟福：带核原子结构模型
玻尔：原子轨道模型
现代量子力学模型
2、在卢瑟福的原子结构模型的基础上提 出玻尔(Bohr)的原子结构模型 （玻尔理 论的三个假设）。
练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是 A. M层 B . K层 C . N层 D . L层
（2）角量子数l :电子亚层（能级）
描述(电子云)原子轨道的形状．
l取值为 0，１，２，３… (n-1)．共n个数值．
符号为 s， p， d， f 等．
若电子的n、 l 相同，则电子的能量相同．
在一个电子层中，l 的取值有多少个，表示电子
画出下列原子的原子结构示意图 O、Na、Al、Ar
【巩固练习】 1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作
用。他的学说中包含有下述三个论点： ①原子是不能再分的粒子；②同种元素 的原子的各种性质和质量都相同；③原 子是微小的实心球体。从现代的观点来
看，你认为这三个论点中不确切的是 D
A．只有③ B．只有①③ C．只有②③ D．①②③
2 、原子轨道 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成为 __原__子__轨__道____。
s能级的原子轨道图
S原子轨道是____球____形对称的， S能级 只有一个原子轨道；能层序数越大，原子轨 道的_半__径__越__大_。
P能级的原子轨道
P原子轨道是__纺__锤____形的，每个P能级 有 ___3____ 个 轨 道 ， 它 们 互 相 垂 直 ， 分 别 以 __P_x__、___P_y __、__P_z____为符号。P原子轨道 的 平 均 半 径 也 随 能 层 序 数 增 大 而 _增__大__ 。 在 同 一能层中P x,Py,PZ的能量相同。
动速度。
因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述， 只能用_统__计___的观点来描述。统计出 __它__在__原__子__核__外__各__处__出__现__的__概__率_____.
宏观、微观运动的不同
宏观物体 微观粒子
质量 很大 速度 较小 位移 可测 能量 可测
很小
很大（接近光 速）
位移、能量 不可同时测定
（1） 原子中的电 子在具有确定半径 的圆周轨道上绕原 子核运动，并且不 辐射能量；
（2）不同轨道上运动的电子具有不同能 量，而且能量是量子化的，轨道能量依n 值（1、2、3、·····）的增大而升高，n称 为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1 的轨道是能量最低，称为基态，能量高于 基态的状态，称为激发态；
练习:找出下列条件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原子轨道的数目 A.n=1 1 1s
B.B. n=24
2s：1 2p ： 3
C. n=3 9 3s ： 1
10
3p ： 3
11
3d ： 5
规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2)
（4）自旋量子数ms: 描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态
(简称为电子自旋状态). 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种. 分别用符号↑、 ↓表示). 注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远. 练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均 不相同.试推断:
[联想·质疑]波尔只引 入一个量子数n,能比 较好地解释了氢原子 线状光谱产生的原因； 但复杂的光谱解释不 了。
实验事实:
在钠原子中
电子跃迁
n=4
n=3
在氢原子中
电子跃迁
n=2
n=1
也得到两条靠得很近的谱线…
原子轨道与四个量子数 （１）原子光谱带来的疑问？ ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线． ②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠
P
能
级
的
原
子
轨
道
P能级的原子轨道是纺锤形的, 每个P能级有3个原子轨道,它们
相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示.
（3）磁量子数m: 每一电子亚层的原子轨道数 描述磁场中原子轨道的能量状态 m可以取(2l +1)个数值. 如l =0, m只可以取1个值，对应谱线只有一条. 如l =1, m可以取3个值,对应的谱线有三条. 如l =2, m可以取5个值,对应的谱线有五条. n、 l 、m确定，原子轨道就确定了.
得非常近的谱线．
③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线．
这些问题用玻尔的原子模型无法解释． 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述． 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.
每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、
l 、m共同描述.
1、原子轨道与四个量子数
（1）主量子数n: 描述电子离核的远近． n取值为正整数１，２，３，４，５，６… 对应符号为 Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ… n 所表示的运动状态称为电子层（能层）