原子核外电子的运动特征
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。
元素周期律
(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。 (7)电子总数为最外层电子数 2 倍的元素：Be。 (8)次外层电子数是最外层电子数 2 倍的元素：Li、Si。 (9)内层电子总数是最外层电子数 2 倍的元素：Li、P。 (10)电子层数是最外层电子数 2 倍的原子：Li。 (11)最外层电子数是电子层数 2 倍的原子：He、C、S。 (12)最外层电子数是电子层数 3 倍的原子：O。
2、核外电子排布规律
为了形象地表示原子的结构，人们就创造了 “原子结构示意图”这种特殊的图形。 第 3层 第 2层 原子核 第 1层
+ 15
原子核带正电
2
8
5
核电荷数
该电子层上的电子数
（1）分层排布
1
K
2
L
3
M
4
N
5
O
6
P
7
Q
离核由近到远，能量由低到高
能量最低原理
电子总是先排布在能量最低的电子层里，
由1个增加到8个，而达到稳定结构
原子序数
电子层数
最外层 电子数 1 1
达到稳定结 构时的最外 层电子数
1～2 3～10 11～18
1 2 3
2
8
2
8 8
1
8
结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外 层电子排布呈现 周期性 变化。
核外电子排布
除第一周期外，同周期元素的原子， 从左到右，最外层电子数从1增加到8； 同一主族元素的原子最外层电子数 相等。
点燃或光照
酸性逐渐增强
加热 PH3 加热 H2S
单质与H2反应条件
气态氢化物 及其稳定性 结论
高温 SiH4
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
原子核外电子层排布(简版专享)
•各电子层最多容纳的电子数是 2n2 个（表示电子层）
最外层电子数不超过 8 个（K 层是最外层时，最多不超
过 2 个），次外层电子数目不超过 18 个 ，倒数第
三
32
简约版
3
层不超过
个
核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由 里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排 布！ 判断下列原子结构示意图是否正确？
2：某元素的原子核外有三个电子层，M层的电子数是L 层电子数的1 2，则元素的原子是 Si
3:与OH-具有相同质子数和电子数的微粒是： A
A : F - B: NH3
C:H2O
D:Na+
简约版
7
简约版
9
一：原子核外电子的排布 1：原子核外电子的运动特征 ①速度： 速度非常快，接近光速 ②没有固定的轨迹
电子云： 意义：用来表示电子在一定时间内在核外空间各处出
现机会的模型 电子云密度大的地方表示 电子出现的几率大
简约版
1
2：核外电子的排布规律
①：电子层的划分 电子层（用n表示）
123456
1 2 3 4 5 6……
+18 2 8 9
+12 2 10
+54 2 8 18 20 6
简约版
4
+37 2 8 18 8 1
+37 2 8 8 18 1
+37 2 8 18 9
37Ru
简约版
5
4：离子结构示意图
书写离子结构示意图
Mg2+
F-
35Br-
Ca2+
简约版
6
1:某元素的原子核外有3个电子层，最外层有5个电子， 该原子核内的质子数为 15
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
- 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)。
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
D 5、有下列四种轨道：①2s、②2p、③3p、④4d，其中能
量最高的是（ ）
A. 2s B.2p C.3p D.4d
不同的类型原子轨道形状不同。
（二）原子轨道（电子亚层）：
表示电子云的形状及电子云在空间的伸展方向。
S轨类道型：球形 s
p
d
px
P轨道： 纺锤形
py
pz
类型
s
p
d
f
形状 球形
纺锤形
—— ——
伸展方向 1个 3个（px,py,pz） 5个 7个
怎么才能完整具体的表示原子核外 电子所处的轨道呢？
收获新知
1、原子轨道的表示方法：
电子层(n)与轨道形状(s、p、d、f)相结合。
例如：ns、np、nd、nf
具体：1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等
2、原子轨道与电子填充顺序（多电子原子）
（1）原子轨道种数与电子层序数相等
原子轨道数=n2 ,每一层容纳的电子数=2n2
（2）电子填充顺序： 能量：低
原子核外电子的运动特征
复习回忆：
1.氢原子核外电子主要在哪一区域内运动？ 用什么方法描述它出现机会的大小？ 电子云 氢原子的电子云是什么形状的？ 球形 2. 如果核外有多个电子是否都出现在同一区域内呢？否
核外电子出现在核外的哪一区域取决于什么因素？
能量
P11交流与讨论
将与原子序数对应的原子的元素符号、原子结构示意图填入表 2-1中，将所得结果与同学交流以下问题： 1.这些原子在原子核外的运动状态是否相同呢？ 2.各个电子的能量是否相同？
6、用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组多电子原子的原子轨 道能量的高低
⑴3s ＜ 3p ⑶3s ＜ 3d
⑵2px ＝2py ⑷4s ＞ 3p
知识主线：
表示核外电子的运动特征的方法：
电子层 n
原子轨道 S、p、旋
P13
1、原子核外电子运动有什么特征？ 2、人们如何描述原子核外电子运动状态的？ 3、如何理解原子核外电子在一定的原子轨道上运动？
随 堂 ·练 习
1、下列轨道含有轨道数目为3的是
A、1s B√、2p C√、3p D、4d
高
原子轨道能量高低规律：
★相同电子层：ns＜np＜nd＜nf
★相同形状：1s＜2s＜3s＜4s…
★同电子层同形状： npx=npy=npz
P12
三、电子自旋
原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动。 原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上箭头 “↑”和向下箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。 当然，“电子自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是代表电子的 两种不同状态。
在多电子的原子中电子的运动有什么特征？
分层运动
原子核外电子的运动特征：分层运动
（一）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： 近
远
能量： 低
高
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。