原子核外电子的运动特征(用)知识讲解
高中化学选修3知识点全部归纳
高中化学选修3知识点全部归纳高中化学选修3知识点全部归纳（物质的结构与性质第一章原子结构与性质.一、认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义.1.电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小.电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q.原子轨道（能级即亚层）：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，分别用s、p、d、f 表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7.2.(构造原理）了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布.(1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子.(2).原子核外电子排布原理.①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道.②.泡利不相容原理:每个轨道最多包容两个自旋状况分歧的电子.③.XXX规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同.洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1.(3).掌握能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式.①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵守图⑴箭头所示的顺序。
②根据构造原理，能够将各能级按能量的差别分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在统一能级组内，从左到右能量依次升高。
原子核外电子的运动特征
核外电子的运动特征
1、电子层 n
取值： n =1，2，3，4，5……；
物理意义： n值的大小表示电子的能量高低。 n值越 大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的能量也越高。 对于n =1，2，3，…分别称为第第一能层，第二能层，第 三能层…
原子轨道或电子云形状
原子轨道或电子云在空间的伸展方向
电子的自旋状态（或自旋方向）
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n
电子层
原子轨道
1
第一 1s
2
第二 2s 2p
第三 3s 3p 3d
4
第四 4s 4p 4d 4f
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核外电子的运动状态
3、轨道伸展方向 物理意义：表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。
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n
对应电子层 符号
1
第一层
2
第二层
3
第三层
4
第四层
5
第五层
· · ·
· · ·
· · ·
K
L
M
N
O
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核外电子的运动特征
2、原子轨道 物理意义：表示电子云的形状。
轨道符号 轨道形状
s p 球形 纺锤形
d 花瓣型
f · · ·
g · · · · · · · · ·
P能级的3个原子轨道P x,Py,PZ合 在一起的情形.
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P 能 级 的 原 子 轨 道
d能级的原子轨道有5个.
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。
原子核外电子的运动特征PPT课件1
n
3 4 第三 第四 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
1．原子轨道物理意义：表示电子云的形状。
轨道类型不同，轨道的形状也不同。人们用小写的 英文字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道
轨道符号 s p 轨道形状 球形 纺锤形
d 花瓣型
· · f g · · · · · · · · · ·
2．伸展方向
相同形状的原子轨道还可有不同的伸展方向，伸展方 向决定该种类型轨道的个数。 s轨道是球形对称的，只有1个轨道。 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，分别记作：px、py、pz。 d轨道有5个伸展方向，即d轨道含5个轨道。 f轨道有7个伸展方向，即f轨道含7个轨道。
（3）最外层不超过8个（K层2个）
（4）次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。 相互制约，相互联系
原子核外电子在排布时，为什么各电子层最多容纳2n2 个电子？ 最外层不超过8个？次外层不超过18个？倒 数第三层不超过32个呢？
量子力学研究表明：处于同一电子层的原子核外 电子，也可以在不同轨道上运动。
（三）电子自旋：
电子不仅在核外空间不停地运动，而且还做自旋 运动。电子的自旋有两种状态，通常采用↑↓ 来表示电子的不同自旋状态。电子自旋并非像地 球绕轴自旋，只是代表电子的两种不同状态。
电子平行自旋： ↑↑
电子反向自旋： ↑↓
电子层
原子轨 道类型
原子轨道 类型数目
可容纳的 电子数目
1 2
3 5
1s 2s，2p
思考： 我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致 电子分层排布——即电子分层排布的依据是什么？ 电子层（n）： K L M N O P Q 离核远近：近 远 能量高低：低 高 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
核外电子运动特征
核外电子运动特征核外电子是物体的最外层的电子，处于核的外围。
它们能够接受和释放能量，从而影响这一物体的光学、化学和物理性质，其运动特征也是影响这些特性的重要因素。
核外电子的总数是相对恒定的，受到原子核的控制，他们被组织在一个与原子核同心的层次结构中。
电子层次可以按照能量高低排列。
核外电子不会离开自己所在的层次结构，而是在其中进行围绕原子核移动的共振反馈运动。
根据科学家对外电子轨道结构的研究，核外电子的行为特征有以下几种：首先，核外电子具有较大的运动活动性，它们可以在具有不同能量水平的轨道中自由移动，能激发出较强的活性。
其次，核外电子不断地被其他原子上的电子影响，有时候会相互干扰。
例如，氢原子上的核外电子会受到氯原子上其他电子的影响，而氯原子上的核外电子又会受到原子上其他电子的约束。
第三，如果一个原子上有多个核外电子，它们会相互作用，生成一种共振效应，在空间上分布也会因此受到影响。
第四，核外电子的活动能量受到原子核的拉扯影响，一般情况下，电子能量越高，其移动能力就越大。
综上所述，核外电子运动的特征是具有一定的活动性、会受到周围其他电子影响、会产生共振效应且运动能量受到原子核拉扯的影响。
这些特征直接影响着原子的光学、化学和物理性质，从而对其他物质的形成和功能有着至关重要的作用。
以化学反应为例来说明，一般情况下，反应对核外电子的运动影响会大于对核的影响，这是因为核外电子是反应的活跃部分，它们的活动性大，易于被其他原子影响，能快速而广泛地产生反应，形成新物质。
例如，在氟化反应中，氟原子本身只有一个核外电子，核外电子被其他原子影响后，易于键合在氢原子上，从而形成氢氟酸。
核外电子对物质的形成和功能具有重要的作用，因此研究他们的运动特征，以深入理解物质的形成过程，预测新物质的形成和性质，也就变得尤为重要。
当前，科学家们正在研究原子轨道结构和电子轨道模型，力图更好地理解核外电子运动特性，以便更好地掌握物质的形成和性质。
原子核外电子的运动特征
•倒数第二层最多不超过18个电子,倒数第三层电子数目不超过32个
稀有气体元素原子核外电子排布
元素
2He（氦） 10Ne（氖）
K 2 2 2 2 2 2
各电子层的电子数 L M N O 8 8 8 8 8
P
18Ar（氩）
36Kr（氪）
54Xe（氙）
86Rn（氡）
排 布 规 律(1) ：
遵守能量最低原理： 电子按能量高低在核外分层排布
排 布 规 律(2) ：
• 电子总是尽先排布在能量最 低的电子层里。 •每个电子层最多只能排布 2n2个电子。
1→ 2 → 3→4→ 5 → 6 →7
· 最外层电子数目不超过8个，
第一层为最外层时，最多只能 容纳2个电子。
K→ L→M→N →O →P→Q
+12 2 8 2
，核外有
2
个电子层，最外层有
个电子。
2.写出下列原子的结构示意图：
O
S
C
F
H
Ne
课堂练习二
1.下列原子结构示意图中,正确的是: A. B. C. (B ) D.
2.某元素原子的原子核外有三个电子层,最外层有4个电子,该原 子核内的质子数为: （ A ） A.14 B.15 C.16 D.17 3.下列叙述正确的是: （ D ）
氢 原 子 电 子 真 实 运 动
电子在原子核外空间一定范围内出现，可以 想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所 以，人们形象地把它叫做“电子云”
(3)、原子核外电子的排布
特点：电子在原子核周围分层运动，无轨迹。
能量低的离核近，能量高的离核远。
核外电子运动的不同区域看成不同的电 子层，用 n = 1、2、3、4、5、6、7或K、L、 M、N、O、P、Q表示。
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。
核外电子的运动特征
图 1-4 s、p、d亚层的电子云图
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3．磁量子数（m）
磁量子数就是描述原子轨道（或电子云）在空间伸展
方向的量子数。
m取值是从＋l到－l包括0在内的任何整数值。即
│m│≤l
当l＝0时，m＝0，即s亚层只有1个伸展方向（见图13）；当l＝1时，m＝＋1，0，－1，即p亚层有3个伸展方
向，分别沿直角坐标系的x、y、z轴方向伸展，依次称为
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想一想
某原子核外电子的运动状态，用下列一套量子数表
示，是否正确，为什么？
n＝3，l＝3，m＝－1， ms＝＋1/2
答：错。因为角量子数不满足l≤n－1 的要求。
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1. 判断可能存在的状态 n = 3 l = 1 m = -1 ms = ½ n = 2 l = 2 m = 0 ms = ½ n = 4 l = 2 m = 3 ms = -½ n = 1 l = 0 m = 0 ms = 0 n = 3 l = 2 m = 1 ms = ½
主量子数
电子出现几率最大的地方离核的远近
副量子数
磁量子数
电子云的形状，
电子云的伸展方向
自旋量子数
电的自旋
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1．主量子数（n）
主量子数（又称为电子层）是表示电子离核平均距离远
近，及电子能量高低的量子数。 n=1、2、3、4、5、6、7等正整数，用K、L、M、N、 O、P、Q等光谱符号表示。 n越大，电子离核平均距离越远，电子的能量越高。
图 1-2 氢原子的可见光谱示意图
这表明氢原子能量变化是不连续的（具有量子化特 征）。所有这些都不能用经典力学来解释，而遵循量子力 学所描述的运动规律。
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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
A、2 B、4 √C、 8 D、10
5、下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正确的是 ( )
A、原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2 B、任一电子层的原子轨道总是从s轨道开始，而且原子轨 道类型数目等于该电子层序数
3、轨道伸展方向：
s——1（轨道数目） p——3（px、py、pz） d——5 f——7
4、电子自旋方式：用“↑”、 “↓”表示。
专题2 原子核外电子的运动特征(2)
5、原子轨道的能量： 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…… ； 2p＜3p＜4p＜5p……； ……
第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。 记作3s，3p，3d。 第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。 记作4s，4p，4d，4f 第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。
原子轨道的表示方法（ns，np，nd，nf等）
n 电子层
原子轨道
1 第一
1s
2 第二 2s 2p
3 第三 3s 3p 3d
原子核外电子的运动特征
哪儿是我的 位置呀？！
电子
一、电子云
宏观物体 微观粒子（如电子）
质量
很大
很小
位置 可测 速度 可测，较小
位置、速度不 可同时测定， 接近光速
轨迹 可描述
不可确定
1、核外电子以极高的速度、在极小的空间作应不 停止的运转。不遵循宏观物体的运动规律（不能测 出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运 动轨迹）。
2、原子轨道类型 轨道类型不同，轨道的形状也不同。用s，p，d，
f表示不同形状的轨道。Fra bibliotek原子轨道的表示方法： 表示为ns，np，nd，nf等。
第一电子层：只一种形状——球形对称，只一种类型轨道， 用s表示，叫s轨道，记作1s。
第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别 是：球形，记作2s；纺锤形（哑铃形），用p表示，叫p 轨道，记作2p。
（1）．原子轨道形状： 轨道类 型
s
轨道形 状
球形
（2）.表示方法：ns，np，nd，nf….
p 纺锤形
d
f
·· ·
· · ·
花瓣型
···
·· ·
· · ·
n
1
电子层 第一 原子轨道 1s
2 第二 2s 2p
3 第三 3s 3p 3d
4 第四 4s 4p 4d 4f
专题2 原子核外电子的运动特征
原子核外电子的运动特征
4 第四 4s 4p 4d 4f
原子轨道种类数与电子层序数相等， 即n层有n种轨道。
1、以下原子轨道的表示方法不正确的是
A、3s B、3p C、3d √D、3f
2.下列电子层不包含d轨道的是
A.N层 B.M层 √C.L层 √D.K层
3、原子轨道的伸展方向（电子云的伸展方向） 原子轨道形状----电子云轮廓图
d轨道有5个伸展方向，有5个轨道，可容纳10个电子； f轨道有7个伸展方向，有7个轨道，可容纳14个电子。
每个轨道最多排两个电子。
电子层（
n）
1
2
3
4
n
轨道类型 1s
2s 2p 3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
n
轨道数目
1个
（1+3） （1+3+5） （1+3+5+7）
4个
9个
16个
n2
可容纳
4、每个电子层所能容纳的电子数最多为2n2（n为电子层数）。
5、最外层电子数不超过8个（K为最外层时不超过2个）， 次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。
（1）电子分层排布的依据是什么？
（2）在多电子原子中，每一层上的电子能 量一样吗？运动区域的形状一样吗？
（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）？
③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等， 如2px = 2py =2pz 。
专题2 原子核外电子的运动特征(2)
原子轨道的能量： 原子轨道能量顺序图 （能级图）
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p 能级组记忆法
√C、同是s轨道，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D、1个原子轨道里最多只能容纳2个电子
专题2 原子核外电子的运动特征
1、电子层（能层）：
电子层序 1 2 3
4 567
数（n）
符号
KL M N O P Q
离核越来越远，能量越来越高
专题2 原子核外电子的运动特征
原子核外电子的运动特征 2、原子轨道类型（能级）：s、p、d、f（g、h、i……）
三、原子核外电子的运动特征
1、电子层（又称能层）：分层依据：能量的较大差别； 电子运动的主要区域或离核远近的不同。
电子层序 1 2
3
数（n）
4
5
6
7
符号
KL
M
N
OP Q
离核越来越远，能量越来越高
同一电子层的电子能量是否相同呢？
原子轨道： 描述电子在原子核外空间运动的主要区域（电子云密度大
的区域）。