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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,粒子散射实验,连续光谱（自然界）,
2、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。,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（
3、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,二、原子核外电子的运动特征,1、运动特征：,运动空间极小,无固定运动轨迹,速度极快,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
4、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？,？回顾,二、原子核外电子的运动特征,能量越高。,离核越远；,分层运动（排布）；,核外电子的排布,电子层：K L M N O P Q离核远近
5、：近 远 能量高低：低 高,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。,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118的元素的原子结构示意图
6、,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）？,？疑问,（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,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
7、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，
8、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
9、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。,2、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,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：,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。,相同电子层上原子轨道能量的高低：,ns np nd nf,形状相同的原子轨道能量的高低：,1s 2s 3s 4s,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
10、：,2px2py2pz,3、有下列四种轨道：2s、2p、3p、4d，其中能量最高的是（）A.2s B.2p C.3p D.4d,D,4、用“”“”或“”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低 3s 3p 2px 2py 3s 3d 4s 3p,5、比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低 2s 2p 4s 3s 3p 4p,2s2p4s,3s3p4p,（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
11、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,1,x、y、z,px、py、pz 3,5,7,2,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）？,现在你知道了吗？,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
12、,1、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,动动脑,2、3d轨道中最多容纳电子数为A、2 B、10 C、14 D、18,4.第二电子层最多含有的电子数是A、2 B、4 C、8 D、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,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
13、特征,练习,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Bs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Cp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,练习,核外电子的运动状态,小结：,电子层,K,L,M,N,O,P,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,轨道,核外电子填充顺序图,轨道能量顺序,7,1.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,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。,洪特规则特例：,全充满,半充满,全空,本课总结：,知识体系,
