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苏教版化学选修3专题2《原子核外电子的运动特征》 课件


第一单元

原子核外电子的运动

原子结构示意图:
原子核

质子数

镁原子 (Mg )

电子层 该层上的电子数

第一层 倒数第一层 最外层 次外层
3 电子层数为_______层。

原子核外电子的运动特征

r />
依据上页的原子结构示意图,回忆你 所知道的原子的核外电子排布规律。

电子云 ·

分层运动(排布); 离核越远; 能量越高。 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q

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。 (2) 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

要求:熟练掌握1-20号元素原子结构示意 图及其对应的阴离子或阳离子结构示意图。

宏观、微观运动的不同
宏观物体 微观粒子

质量
速度 位移 能量 轨迹

很大
较小 可测 可测 可描述
(画图或函数描述)

很小
很大(接近光 速)

位移、能量 不可同时测定

不可确定

核外电子运动的特征
宏观物体的运动特征: ? 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及 运行的速度; ? 可以描画它们的运动轨迹。
微观物体的运动特征: ? 核外电子质量小,运动空间小,运动速率大。 ? 无确定的轨道,无法描述其运动轨迹。 ? 无法计算电子在某一刻所在的位置,只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少。

原子核外电子的运动特征
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。

电子云图中小黑点的疏密表示___________, 成______________关系。

在多电子原子中,原子核外电子的运动状 态不同,人们从以下四个方面描述原子核 外电子的运动状态。

? ? ? ?

一、电子层 二、原子轨道类型(或电子亚层) 三、原子轨道伸展方向 四、电子的自旋状态

原子核外电子的运动特征
一、电子层(又称能层)n: 在含有多个电子的原子中,电子的能量往往是不 同的。人们根据电子的能量差异和主要运动区域的 不同,认为核外电子分别处于不同的电子层上。
电子层序数 (n) 符号 1
K

2
L

3
M

4
N

5
O

6
P

7
Q

离核越来越远,能量越来越高

量子力学研究表明,处于同一电 子层上的原子核外电子,能量也可能 不同。 可以在不同类型的原子轨道 上运动。

二、原子轨道类型——电子亚层
物理意义:表示电子云的形状。

用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。 轨道的类型不同,轨道的形状也不同。

轨道上电子的能量也不相同。

s轨道:球形

p轨道:纺锤形

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
表示为ns,np,nd,nf等。 第一电子层:只一种形状——球形对称, 只有s轨道,记作1s。 第二电子层:有二种形状, 有二种类型轨道,分别记作2s、 2p。 第三电子层:有三种形状,分别是:球形,纺锤形,花瓣形, 有三种类型轨道。分别记作3s,3p,3d。 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。 原子轨道的表示方法:

原子轨道种类数(或电子亚层数)与电子层序数相等, 即n层有n种轨道(或有n个电子亚层)。

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。

三、轨道的伸展方向:
物理意义:表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。

s轨道是球形对称的,只有 1个轨道

p轨道在空间有x、y、z轴3个互相垂直的伸展方向, 所以p轨道含3个轨道,分别记作:px、py、pz。

d轨道有5个伸展方向,即有5个轨道, f轨道有7个伸展方向, 即有7个轨道。

四、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。(但并非真像地球绕轴自旋 一样) 每个轨道最多只能容纳两个自旋状 ↑↑ 电子平行自旋: 态不同的电子。
电子的自旋状态 电子反向自旋:

↑↓

总结:各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数

电子层

原子轨 道类型

原子轨道 数目

可容纳的 电子数目

1 2
3

1s 2s,2p
3s,3p,3d

1 4 9

2 8 18

4
n

4s,4p,4d, 4f —

16
n2

32
2n2

(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)?

五、各原子轨道的能量高低:

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:
①相同电子层上原子轨道能量的高低:

ns < np < nd < nf
②形状相同的原子轨道能量的高低: 1s < 2s < 3s < 4s…… 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。 2px=2py=2pz 完成P12 问题解决

基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序

动动脑

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、1s B、2p C、3p D、4d





2、3d轨道中最多容纳电子数为 A、2 B、 C、 14 √ 10

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




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