第2课时、四个量子数1

画出下列原子的原子结构示意图O、Na、Al、Ar【巩固练习】1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中包含有下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；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。从现代的观点来看，你认为这三个论点中不确切的是A．只有③B．只有①③C．只有②③D．①②③2.汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么?电子D【小结】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：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2、在卢瑟福的原子结构模型的基础上提出玻尔(Bohr)的原子结构模型（玻尔理论的三个假设）。（1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量；（2）不同轨道上运动的电子具有不同能量，而且能量是量子化的，轨道能量依n值（1、2、3、·····）的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1的轨道是能量最低，称为基态，能量高于基态的状态，称为激发态；（3）只有当电子从一个轨道（能量为Ei）跃迁到另一个轨道（能量为Ej）时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。[追根寻源]试用玻尔理论来介绍为什么氢原子光谱是线状光谱？[身边的化学]了解“霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光？”电子在发生跃迁时辐射或吸收能量是量子化的，对霓虹灯而言，灯管中装载的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。[联想·质疑]波尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因；但复杂的光谱解释不了。在钠原子中n=4n=3电子跃迁在氢原子中n=2n=1电子跃迁也得到两条靠得很近的谱线…实验事实:原子轨道与四个量子数（１）原子光谱带来的疑问？①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线．②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线．③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线．这些问题用玻尔的原子模型无法解释．原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述．量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、l、m共同描述.1、原子轨道与四个量子数（1）主量子数n:描述电子离核的远近．n取值为正整数１，２，３，４，５，６…对应符号为Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ…n所表示的运动状态称为电子层（能层）练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是A.M层B.K层C.N层D.L层（2）角量子数l:电子亚层（能级）描述(电子云)原子轨道的形状．l取值为0，１，２，３…(n-1)．共n个数值．符号为s，p，d，f等．若电子的n、l相同，则电子的能量相同．在一个电子层中，l的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级．练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号A.n=1B.n=2C.n=3D.n=411s22s2p33s3p3d44s4p4d4f规律:每层的能级数值=电子层数三、电子云和原子轨道1、电子运动的特点：质量极小，运动空间极小，极高速运动。统计它在原子核外各处出现的概率因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用______的观点来描述。统计出_______________________________.2、无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。3、不能同时测定电子在某一刻所在的位置和运动速度。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、微观运动的不同形象化的描述电子在核外空间单位体积内出现概率大小的图形1、电子云说明:(1)电子云图中的每一个点并不是表示一个电子.(2)电子云图中单位体积内点越稠密（电子云密度大）,表示电子在单位体积内出现的概率越大:单位体积内点越稀疏（电子云密度小）,表示电子在那里在单位体积内出现的概率越小.常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为____________。原子轨道2、原子轨道球半径越大S原子轨道是________形对称的，S能级只有一个原子轨道；能层序数越大，原子轨道的________。s能级的原子轨道图P原子轨道是________形的，每个P能级有_______个轨道，它们互相垂直，分别以_____、______、_______为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而_____。在同一能层中Px,Py,PZ的能量相同。纺锤3PxPyPz增大P能级的原子轨道P能级的原子轨道P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示.（3）磁量子数m:每一电子亚层的原子轨道数描述磁场中原子轨道的能量状态m可以取(2l+1)个数值.如l=0,m只可以取1个值，对应谱线只有一条.如l=1,m可以取3个值,对应的谱线有三条.如l=2,m可以取5个值,对应的谱线有五条.n、l、m确定，原子轨道就确定了.练习:找出下列条件下原子轨道的数目A.n=1B.n=2C.n=311s42s：12p：393s：13p：33d：5规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2)（4）自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态).处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种.分别用符号↑、↓表示).注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远.练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均不相同.试推断:每个原子轨道最多有几个电子?每个电子层最多有多少个电子?2、量子数和原子轨道的关系nl原子轨道ms取值符号取值符号符号取值1K0s±1/22L0s±1/21p±1/23M0s±1/21p±1/22d±1/21s2s2px2py2pz3s3px3py3pz3dxy3dyz3dxz3dx2-y23dz2知识小结:原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态描述原子轨道的量子数是:n、l、m.描述电子运动的量子数是:n、l、m、ms.n、l、m、ms的取值与原子轨道数,可容纳的电子数的关系.每层的能级数（l数）=电子层数(n)每层的轨道数=电子层数的平方(n2)每层最多容纳的电子数为=2×电子层数的平方(2n2)习题1.下列各电子层，不包含d能级的是（）。A.N电子层B.M电子层C.L电子层D.K电子层C、D2.下列能级中，轨道数为5的是（）。A.s能级B.p能级C.d能级C3.以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多少轨道？（1）2s（2）2d（3）4p（4）5d答：（1）2s存在，轨道数为1（2）2d不能存在（3）4p存在，轨道数为3（4）5d存在，轨道数为54.写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号。（1）n=1，l=1（2）n=4，l=0（3）n=5，l=22p4s5d1、主量子数不同的同一类型的轨道:1S2S3S4S2、主量子数相同的不同轨道：2s2p3s3p3d3、主量子数、轨道形状相同但空间伸展方向不相同的不同轨道：2px2py2pz原子轨道能量比较==本节课的关键词:原子轨道主量子数n角量子数l磁量子数m自旋磁量子数ms电子云二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述