原子核外电子的运动(两课时)

第一单元原子核外电子的运动德谟克利特：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18031904191119131926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。一、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。关于电子在核外的运动，你已经知道哪些规律？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画出K、Ca、Fe原子的原子结构示意图：KCaFe动笔动脑•问题一：同一电子层内，多个电子怎样排布呢？有规律吗？还是随机的？（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）？原子核外的区域划分究竟是怎样的？电子层原子轨道（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。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。s轨道：球形原子轨道形状----电子云轮廓图原子核外电子的运动特征s轨道----呈球形p轨道：纺锤形p原子轨道是纺锤形（哑铃形）的p原子轨道d原子轨道d原子轨道是花瓣形的；f轨道形状更复杂。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。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。电子平行自旋：电子反向自旋：↑↑↑↓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）？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描述原子核外电子的运动状态涉及电子层、原子轨道和电子自旋。科学家经过研究发现，原子核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。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。核外电子排布规则1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p记忆能级图1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p[说明]自左而右、自上而下，轨道能量依次递增。原子核外电子的运动特征(2)（五）原子轨道的能量：④原子轨道能量顺序图（能级图）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He原子的核外电子排布↑↓写出Ne原子的轨道表示式1s2s2p(1)轨道表示式的书写格式：①元素符号；②轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)；③电子及自旋状态(↑、↓)。Ne3.洪特规则-----电子在等价轨道上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同N原子的核外电子排布↑↓↑↓↑↑↑d轨道电子分布和自旋情况正确的是（）BDFO原子的轨道表示式1s2s2p练习:画出下列元素的轨道表示式:C：Na：原子的电子排布式(1)电子排布式的书写格式：①元素符号；②轨道符号(带电子层数)；③电子个数(右上角)。练习:写出下列元素的电子排布式:Na：Ca：Br：1s22s22p63s11s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p64s23d104p5N：Mg：1s22s22p31s22s22p63s2画出24Cr的轨道排布式和电子排布式洪特规则的特例：在等价轨道的全充满（p6，d10，f14）、半充满（p3，d5，f7）全空时(p0,d0,f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性。↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s22s22p63s23p6↑↑↑↓↑↑4s23d4↑↑↑↑↑↑4s13d51s22s22p63s23p64s13d54.补充规则相对稳定的状态全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）1.写出24Cr、29Cu的电子排布式和轨道表示式2.某元素的原子，3p能级有两个未成对电子，则该原子可能是？•结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。•电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。•轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。4、以下是表示铁原子的3种不同化学用语。铁原子结构示意图铁原子电子排布式铁原子电子排布图（轨道表示式）1s22s22p63s23p63d64s21S3S2S4S3P2P3d3.当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是：A.碳原子由基态变为激发态B.碳原子由激发态变为基态C.碳原子要从外界环境中吸收能量D.碳原子要向外界环境释放能量AC基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是ABCD基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有A．1种B．2种C．3种D．8种1、氢原子的3d和4s能级的能量高低是()A3d4sB3d4sC3d=4sD无3d,4s轨道,无所谓能量高低专题2原子核外电子的运动特征(2)2、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低（1）1s、3d（2）3s、3p、3d（3）3p、3d、4p（4）3px，3pz，3py3、将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由高到低的顺序排列1s4p2s3s5f4s√(3)原子外围电子排布式：①原子实：将原子内层已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。②在化学反应中，原子外围电子发生变化，而“原子实”不受影响。③也可以省去“原子实”，直接写出原子外围电子排布式。练习:写出下列元素的原子实表示式:Na：S：Ca:Br:练习:写出下列原子的电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图、原子实表示式、原子外围电子排布式、主族元素的电子式。①H②He③C④N⑤Ne⑥Na⑦Cl⑧K⑨Sc⑩Cr⑾Fe⑿Cu⒀Br原子的发射与吸收光谱低能量轨道电子吸收能量高能量轨道电子原子吸收光谱低能量轨道电子吸收能量原子发射光谱1．原子核外电子排布原理（1）能量最低原理。原子核外电子先占有能量低的轨道．然后依次进入能量较高的轨道。（2）泡利不相容原理。每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。（3）洪特规则。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时①电子尽可能分占不同的原子轨道，②自旋状态相同，③全充或半充满时能量最低。