原子核外电子的运动(1)

原子核外电子的运动专题2第一单元选修三物质结构与性质1.道尔顿原子模型19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体，在化学反应中保持本性不变。一、原子结构的认识历史课堂求知互动2.汤姆生原子模型1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。提出了“葡萄干面包式”模型。认为原子是可以再分的。3.卢瑟福原子模型1911年，英国物理学家卢瑟褔通过α粒子散射实验提出带核的原子结构模型。认为原子是由带正电荷的原子核和带负电核外电子构成。卢瑟福认为原子质量主要集中在原子核上，电子在原子核外空间高速运动。卢瑟福——原子之父α粒子散射实验连续光谱（自然界）连续光谱(实验室）电磁波连续光谱经典电磁理论不能解释氢原子光谱：•经典电磁理论：电子绕核作高速圆周运动，发出连续电磁波→连续光谱，电子能量↓→坠入原子核→原子湮灭•事实：氢原子光谱是线状（而不是连续光谱）；原子没有湮灭。氢原子光谱（原子发射光谱）真空管中含少量H2(g)，高压放电，发出紫外光和可见光→三棱镜→不连续的线状光谱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。有核原子模型年光子学说量子论根据Rutherford.D）1908(Einstein.A)1990(Plack.M原子能级波尔原子模型局限性1.只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱。2.人为地允许某些物理量（电子运动的轨道角动量和电子能量）“量子化”，以修正经典力学（牛顿力学）。5、电子云模型德谟克利特：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运动物体汽车炮弹人造卫星宇宙飞船电子速率（Km/S)0.0327.81122001、运动特征：乒乓球直径核外电子运动空间范围410-2mn10-10m运动空间极小无固定运动轨迹速度极快宏观物体微观粒子质量很大很小速度较小很大（接近光速）位移可测位移、能量不可同时测定能量可测轨迹可描述（画图或函数描述）不可确定宏观、微观运动的不同二、原子核外电子的运动特征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、可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。电子云注意：A.小黑点的含义B.小黑点疏密的含义C.H原子电子云的形状电子云：描述核外电子运动特征的图象。电子云中的小黑点：并不是表示原子核外的一个电子,而是表示电子在此空间出现的机率。电子云密度大的地方说明电子出现的机会多，而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少。人们按照图示的方法制作电子云的轮廓图常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来关于电子在核外的运动，你已经知道哪些规律？二、原子核外电子的运动特征电子云·能量越高。离核越远；分层运动（排布）；QPONMLK7654321核外电子的排布电子层：KLMNOPQ离核远近：近远能量高低：低高1234567KLMNOPQ分层排布核外电子排布规律：（1）能量最低原理：电子先排布在能量较低的轨道上。（2）每层≤2n2个。最外层≤8个（K层时≤2个），如果最外层为8个（K层为2个）就达到了饱和稳定结构。次外层≤18个，倒数第三层≤32（2）各层最多容纳2n2个电子（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，相互联系排布规律（一低四不超）（1）能量最低原理原子结构示意图：镁原子（Mg)原子核质子数电子层该层上的电子数第一层倒数第一层最外层次外层电子层数为_______层。核电荷数为1~18的元素的原子结构示意图金属元素非金属元素稀有气体元素最外层电子数一般少于4个最外层电子数一般多于4个最外层电子数已达到最多（2个或8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）？（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。二、原子核外电子的运动特征电子层序数（n）1234567符号KLMNOPQ离核越来越远，能量越来越高同一电子层内，电子能量也并非完全相同。（二）原子轨道——电子亚层量子力学研究表明，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。轨道的类型不同，轨道的形状也不同。用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。（二）原子轨道：指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。1、原子轨道类型（又叫能级）：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。同一电子层的电子能量不一定相同，处在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二、原子核外电子的运动特征原子轨道形状----电子云轮廓图二、原子核外电子的运动特征s轨道----呈球形p轨道：纺锤形d原子轨道d原子轨道是花瓣形的；f轨道形状更复杂。二、原子核外电子的运动特征原子轨道的表示方法：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。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，用p表示，叫p轨道，记作2p。第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。记作3s，3p，3d。原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。（三）轨道的伸展方向：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。s轨道是球形对称的，只有1个轨道，可容纳2个电子。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。形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。n1234电子层第一第二第三第四原子轨道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f2、原子轨道的表示方法（ns，np，nd，nf等）原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。专题2原子核外电子的运动特征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11s22s，2p33s，3p，3d44s，4p，4d，4fn—12489181632n22n2总结：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数各原子轨道的能量高低：③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。①相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf②形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……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：2px＝2py＝2pz3、有下列四种轨道：①2s、②2p、③3p、④4d，其中能量最高的是（）A.2sB.2pC.3pD.4dD4、用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低⑴3s3p⑵2px2py⑶3s3d⑷4s3p＜＝＜＞5、比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低⑴2s2p4s⑵3s3p4p2s＜2p＜4s3s＜3p＜4p（4）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。处于同一电子层的原子核外电子,也可以在不同类型的上运动,不同，的形状也不同。S轨道是对称的,所以S轨道个轨道；P轨道在空间有个伸展方向,所以P轨道包括个轨道；d轨道有个轨道、f轨道有个轨道。每一个原子轨道上只能有个自旋状态不同的核外电子。原子轨道轨道类型轨道球形1x、y、zpx、py、pz3572填空：（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）？观察这个原子运动状态图（剖面图），该原子核外有几个电子层？动动脑1、下列轨道含有轨道数目为3的是A、1sB、2pC、3pD、4d3、第三电子层含有的轨道数为A、3B、5C、7D、9动动脑2、3d轨道中最多容纳电子数为A、2B、10C、14D、184.第二电子层最多含有的电子数是A、2B、4C、8D、10√√√√√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2n2B、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√6、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（）A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大专题2原子核外电子的运动特征√核外电子的运动状态小结：电子层n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）描述核外电子运动状态的参数电子层KLMNOP1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f轨道核外电子填充顺序图轨道能量顺序71.最低能量原理──电子在原子轨道上的排布，要尽可能使电子的能量最低。2.泡利不相容原理──每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反。原子核外电子排布的三大原理3.洪特规则──电子在等价轨道（能量相同的轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。这种排布，电子的能量最低。能级图15626224333221sdpspss110626224333221sdpspss14Si18Ar20Ca24Cr29Cu10Ne针对训练写出下列元素原子结构示意图、电子排布式及其简化形式、外围电子排布式、电子轨道表示式：根据洪特规则，人们总结出，当同一亚层轨道半充满、全充满以及全空时，是比较稳定的。0p0d0f洪特规则特例：14f6p10d全充满3p5d7f半充满全空本课总结：知识体系原子核外电子运动特征排布遵循的原理和规则原子核外电子排布的表示式能量最低原理泡利不相容原理洪特规则电子排布式轨道表示式人类对原子结构认识的历史！