(化学课件)原子核外电子的运动状态
合集下载
原子核外电子的运动PPT演示文稿
卢瑟福——原子之父
α粒子散射实验
4.波尔原子模型
1913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的相关理 论与卢瑟福的原子模型相结合，较好地解释了氢原 子光谱，提出新的原子结构模型。
5、电子云模型
针对训练
1 道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包 含有下述论点：①原子是不能再分的微粒；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。 从现代的观点看，你认为这3个论点中，不确切的是（ ） A．只有③ B．只有①，③ C．只有②③ D．有①②③
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…
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
· · ·
· · ·
一、知识与技能 1、了解人类对原子结构的认识历史。 2、了解原子核外电子的运动状况、能级分布、原子结构构 造原理、及基态原子与激发态原子的能量状况。 3、掌握核外电子排布规律以及表示方法。 二、过程与方法 运用模型化的思想方法将抽象的概念形象化；用演绎、归纳等 多种逻辑思维方法培养学生的分析问题解决问题的能力。 三、情感、态度和价值观 通过本节课的复习，进一步感受和体会科学家进行研究和认识 物质的科学方法，培养科学的思维方式，激发学生探究未知世 界的兴趣和勇气。
d 能 级 的 原 子 轨 道
核外电子的运动状态
n 电子层 轨道 轨道数 可容纳 电子数 1 第一 1s 1条 2 第二 2s 2p 4条 3 第三 3s 3p 3d 9条 4 第四 4s 4p 4d 4f 16条 n … … n2
高中化学 11.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件 鲁科版选修3
钠原子的部分光谱 为什么在通常条件下,钠原子中的处于n=4的电子跃迁到n=3的状 态时,在高分辨光谱仪上看到的不是一条谱线,而是两条谱线?
探究一
探究二
即时检测
问题引导
名师精讲
提示：原子的线状光谱产生于原子核外的电子在不同的、能量 量子化的轨道之间的跃迁。多电子原子光谱中原有的谱线之所以 能分裂为多条谱线,可能是量子数n标记的核外电子运动状态包含 多个能量不同的“轨道”,电子在不同能量的“轨道”之间跃迁时 产生的谱线就会增多。
1
2
(3)磁量子数m:在没有外磁场时,量子数n、l相同的状态的能量是 相同的;有外磁场时,这些状态的能量就不同,我们用磁量子数m来 标记这些状态,对于确定的l,m值可取0,±1,±2,…,±l,共(2l+1)个值。 磁量子数用来描述核外电子的空间运动方向。 自主思考3.引入磁量子数m解决了什么问题? 提示：引入磁量子数m解决了在外磁场的作用下,某一特定跃迁 原来产生的一条谱线都可能分裂为多条的问题。 (4)自旋磁量子数ms:高分辨光谱实验事实揭示核外电子还存在着 一种奇特的量子化运动,人们称其为自旋运动。人们用自旋磁量子 数ms来标记电子的自旋运动状态,处于同一原子轨道上的电子自旋 运动状态只能有两种,分别用“↑”和“↓”来表示。
探究一
探究二
即时检测
问题引导
名师精讲
主量子数 电子层 符号 能级符号 能级中 轨道数 电子层中 轨道数 电子运动 状态种数
1 K
2 L 2p 3
3 M
4 N 4p 4d 4f 3 5 7
… … … … … …
n
1s 2s 1 1 2 1 4 8
3s 3p 3d 4s 1 9 18 3 5 1 16 32
高中化学教学课件教学设计——量子力学对原子核外电子运动状态的描述
在多电子原子中，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)不同电子层上形状相同的原子轨道能量的高低：
1s<2s<3s
2p<3p<4p
(3)相同电子层上 形状相同的原子轨道能量的高低：
2px＝2py＝2pz
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
化学 · 选择性必修 2
1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
【复习回顾1】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：实心球 原子学说 汤姆生：“葡萄干布丁” 模型 卢瑟福：核式原子模型 玻尔：电子分层排布原子模型
现代量子力学模型
氢原子的线状光谱 太阳光的连续光谱
[联想·质疑]
1K 2L
3M
4N
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
电子层数n 能级（亚层）
取值 符号 数量 种类
1 K1
s
s
2 L2
p
s
3 M3
p
d
s
p
4 N4
d
f
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
1．核外电子运动状态的描述
(1)电子层(n)
(2)能级
（空间的伸展取向）
(3)原子轨道：原子中单个电子的 空间运动 状态。
能能 准级确描述层
量子力学 核外电子运动 图形 描述 状态的描述 描述
电子云轮廓图
ns 球形 np 哑铃形
原子轨道空 间分布状态
nd
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述 练习
1、在多电子原子中，决定轨道能量的是( B ) A．电子层 B．电子层和能级 C．电子层、能级和原子轨道空间分布 D．原子轨道空间分布和电子自旋方向
量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件高二化学选择性必修
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 原子轨道示意图：
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道。
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道。
用方框表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。钠三、基态子的核外电子排布构造原理
为了使整个原子体系的能量最低，随着原子 序数的递增，基态原子的"外层电子"按照箭头的 方向依次排布在各原子轨道上∶ 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、 5p、 6s……
电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。
三、基态原子的核外电子排布
写出Mn元素（25号）基态原子的电子排布式和轨道表示式。
1s22s22p63s23p63d54s2
电子按构造原理顺序在原子轨道上排布，但书写电子排布式 或轨道表示式时，应按电子层数由小到大的顺序书写。
排布顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 书写顺序：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
三、基态原子的核外电子排布
K2 2
1s
Na
L 8 2 222
2s
2p
M1 1
3s
3p
原则二：泡利不相容原理
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个 电子的自旋状态不同。
3d
↑↑
He ↑↓
无机化学 原子核外电子的运动状态
1
能量最低原理
排布 规律
2
泡利不相容原理
3
洪特规则及特例
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
2.1 原子核外电子排布-基态原子中电子的排布原理 1.能量最低原理 核外电子的分布总是尽量先分布在能量较低的轨道, 使整个原子处于能量最低的状态。只有当能量最低的轨 道已占满后，电子才能依次进入能量较高的轨道。
m——电子质量
h——普朗克常数
E——体系总能量 V——电子的势能
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
1.4 原子核外电子的运动状态-电子云
电子运动有规律，但无法确定其运动轨迹。 概率—在核外某些区域电子出现的机会；某些 区域电子出现的机会多，概率大；某些区域电 子出现的机会少，概率小。 概率密度——电子在原子核外某处单位体积内 出现的概率
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
1.1 原子核外电子的运动状态-量子化 波尔氢原子模型 成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+) 的光谱现象, 推动了原子结构的发展。 严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子) 光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱。
波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能 描述原子内电子运动规律的量子力学原子模型。
而是表示电子出现在各点的几率高低。
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布 1.4 原子核外电子的运动状态-电子云 电子云的图形表示：
电子云图
电子云界面图
(电子出现几率>95%的 区域）
电子云 等密度面图
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布 1.5 取原子核外电子的运动状态-四个量子数
苏教版高中化学选修三课件2.1.1第1单元原子核外电子运动
●新课导入建议 请思考如下两个问题： (1)原子的组成。 (2)构成原子微粒的电性关系、质量关系是怎样的？ 在必修2中我们已经学习了原子核的构成，通过学习我 们知道：
(1)原子核是由质子和中子构成的，质子带正电荷，中 子呈电中性；核电荷数＝质子数＝核外电子数，质量数＝ 质子数＋中子数。 (2)原子核外电子是分层运动的。 对于原子核外电子分层排布，可以用原子结构示意图 来表示，如 ，K、L、M层上的电子数依次为2、8、
【答案】 A
4．下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正 确的是( )
A．核外电子是分层运动的 B．所有电子在同一区域里运动 C．能量高的电子在离核近的区域运动 D．能量低的电子在离核远的区域绕核旋转
【解析】 电子在原子核外空间作高速运动，能量不 同的电子通常在不同的区域运动，离核近，能量低。
7。那么，每个电子层上的多个电子其运动状态是否相同 呢？要想知道这个问题，请同学们与我一块走进“第一单 元 原子核外电子的运动”。
●教学流程设计
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.进一步认识卢瑟福和玻尔 的原子结构模型。 2.了解原子核外电子的运动 特征。 3.了解原子轨道与电子填充 顺序。 1.原子核外电子的运动状 态。(重点) 2.原子轨道。(难 点)
第一单元 第1课时
●课标要求
原子核外电子的运动 原子核外电子的运动特征
了解原子核外电子的运动状态。 ●课标解读 1.在必修2的基础上，进一步认识卢瑟福和玻尔的原子 结构模型。
2．理解电子云模型。 3．知道每个电子层含有的原子轨道，能准确用原子轨 道符号表示。 ●教学地位 本课时知识从原子结构理论发展史开始，形成对现代 原子结构理论的初步认识；再从电子层、能级、原子轨 道、电子自旋四个方面揭示原子核外电子的运动状态，尤 其是原子轨道的知识是高考考查原子结构的热点，也是下 一课时核外电子排布的基础，因此原子轨道是本课时的教 学重点和难点。
高二化学《物质结构与性质》精品课件3：1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
[答案] D
[例4] [双选题]下列关于电子云示意图的叙述正确的是( ) A．电子云表示电子的运动轨迹 B．黑点的多少表示电子个数的多少 C．处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小 D．处在2pz轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现
[解析] 电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的 概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运 动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中 将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为 是电子。 [答案] CD
(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体 积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道 的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。
典例剖析
一 电子运动状态与四个量子数
[例1] 下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，正
确的是
()
A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越
(3)磁量子数m： 在外磁场作用下，对 能量 相同的一个能级l而言，电子 的运动状态共有 (2l＋1) 个。在外磁场中，原来光谱中一条 谱线会分裂为 多 条谱线。 (4)自旋磁量子数ms： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分 别用符号“ ↑ 和”“ ↓ ”标记。
归纳总结
(1)每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m 共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的 状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子 运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。
(4)s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的 原子轨道，d能级中有5个能量相同的原子轨道。第n层的s轨 道记作ns，第n层的3个p轨道分别记作npx、npy、npz。
[例4] [双选题]下列关于电子云示意图的叙述正确的是( ) A．电子云表示电子的运动轨迹 B．黑点的多少表示电子个数的多少 C．处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小 D．处在2pz轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现
[解析] 电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的 概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运 动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中 将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为 是电子。 [答案] CD
(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体 积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道 的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。
典例剖析
一 电子运动状态与四个量子数
[例1] 下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，正
确的是
()
A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越
(3)磁量子数m： 在外磁场作用下，对 能量 相同的一个能级l而言，电子 的运动状态共有 (2l＋1) 个。在外磁场中，原来光谱中一条 谱线会分裂为 多 条谱线。 (4)自旋磁量子数ms： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分 别用符号“ ↑ 和”“ ↓ ”标记。
归纳总结
(1)每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m 共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的 状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子 运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。
(4)s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的 原子轨道，d能级中有5个能量相同的原子轨道。第n层的s轨 道记作ns，第n层的3个p轨道分别记作npx、npy、npz。
01原子核外电子运动状态ppt
l 的取值
0
1
２３
轨道亚层符号 s
p
d
f g ···
轨道形状 球形 纺锤形 花瓣型 ··· ··· ···
n 电子层
原子轨道
1 第一
1s
2 第二 2s 2p
3 第三 3s 3p 3d
4 第四 4s 4p 4d 4f
角量子数l (angular momentum quantum number)
s 轨道 球形
p 轨道 哑铃形
d 轨 道 有 两 种 形 状
核外电子的运动状态
3、磁量子数m： 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。
▪ 同一亚层内能量相等、空间伸展方向不同的轨道 即简并轨道
m可取 0，±1, ±2……±l ； 其数目 = 2 l +1（简并轨道的数目） 例： l = 1 时，m可取0，±1, 表示有3个
第一章 原子结构与元素周期律
Atomic Structure and Periodic Table of Elements
第一节 原子核外 电子运动状态(一般理解) 第二节 原子核外 电子排布规律(重点掌握) 第三节 元素周期律(重点掌握)
原子是电中性的！
质量数 原子核 质子（+） Z个
X 原 A
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”
原子轨道与波函数
概率密度与电子云 概率密度 Ψ 2---电子在空间单位体积内出现的几率
电子云---用小黑点形象地表示电子在空间单位 体积内出现的概率密度分布情况所得 到的图象。
电子云是电子出现概率密度的形象化描述。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
电子的自旋方式有两种：顺时自旋和逆时自旋。 分别用↑和↓表示。
﹛自旋平行： ↑↑
电子自旋状态 自旋相反： ↑↓
注：每个电子亚层最多只能排布两个自旋相反的电子。
小结：各电子层包含的电子亚层数目和可容纳的电子数
小结：
电子的运动状态
（电子层、电子亚层、轨道、电子自旋）
T:他们分别描述了电子哪方面的运动状态？
电 子 层：描述电子云与原子核的距离
电子亚层：描述电子云形状。 和电子层一起决定电子的能量
轨 道：描述电子云的伸展方向。 电子自旋：描述电子的自旋有两种方向。
（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？
s轨道是球形对称的，所以只有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：px、py、pz，
d轨道有5个伸展方向，即5个轨道 f轨道有7个伸展方向，即7个轨道
3、电子云的伸展方向：
为了方便，我们把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为轨道。
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
_
1
1个
2
2
(1+3)
4个
8
3
(1+3+5)
9个
18
4
(1+3+5+7)
16个
32
n
n2
2n2
小结：
当我们说明一个电子的运动状态时，必须从 电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子 的自旋状态四个方面来描述它。其中，电子的能 量是由其所处的电子层和电子亚层共同决定，而 轨道是由电子层、电子亚层和电子云的伸展方向 共同决定。
这种能量不同的运动区域就是电子层。
K LM N OP
低
高
近
远
2、电子亚层：——物理意义：表示电子云的形状
研究发现，同一个电子层内的电子的能量也 有差异。即同一电子层又可分成一个或几个电子 亚层。
电子亚层的依次分别用：S、P、 d、f等符号 来表示。
电子云轮廓图
（1）s轨道的形状——球形
（2）p轨道的形状——纺锤形（哑铃形）
§1.1.2 原子核外电子的运动特征
1、根据课本 2、回顾原子核外电子的运动特征。
宏观、微观运动的不同
二、原子核外电子运动状态
（一）原子核外电子运动的特点 1、质量极小 （仅为9。1095×10-31 Kg）. 2、运动速度极快 （约为光速即3×108 m/s）. 3、运动空间极小（运动空间的直径约为0。1nm). 4、带负电，以及 没有确定的运动轨迹等。
科学上应用统计的原理，以每一个电子在 原子核外空间某处出现机会的多少，来描述原子 核外电子运动的规律。
（二）、电子云
用“电子云”描述。电 子在原子核外空间一定范 围内出现，好像一团带负 电荷的云雾笼罩在原子核 周围，形象地称为电子云。
（氢原子电子云的剖面示意图） 电子云实际上是一种用统计的方法对原子核外 电子出现机会多少的形象化表示。
小结：电子亚层的类型和形状
小结：电子亚层的表示方法
结论：各电子层所包含的电子亚层的种类数等于
电子层序数，即第n层就有n种电子亚层。
同层中能量 ns<np<nd<nf
核外电子的能量由所处的电子层和电子亚层共同决定
三、电子亚层的伸展方向 表示电子云在空间的伸展方向，与能量无关。
伸展方向决定该种类型电子亚层的数目。每 个电子亚层最多可以容纳2个电子。