第一章第1节第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道guo

(3)基态原子与激发态原子相互转化的能量关系
基态原子
激发态原子
如基态原子的电子从1s能级跃迁到2s、2p等能级需要吸收能量，
基态原子变为激发态原子，但是激发态原子很不稳定，很快电子又从
较高能量的能级(如2s、2p)跃迁到较低能量的能级(如1s)，则会放出能
量。
特别提醒： a．电子跃迁的能量变化与可见光现象： 激发态原子不稳定，电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的 激发态乃至基态时，将释放能量。光辐射是电子释放能量的重要形式 之一。灯光、霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生 跃迁释放能量有关。 b．金属元素的焰色反应的成因： 金属原子中，核外电子按一定轨道顺序排列，轨道离核越远，能 量越高。灼(燃)烧时，电子获得能量，能量较低的电子发生跃迁，从 基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的 激发态乃至基态，便以光(辐射)的形式释放能量，形成不同的焰色。
() A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B．s 能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运
动 C．p 能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p 能级原子轨道
也在增多 D．p 能级原子轨道与 s 能级原子轨道的平均半径都随能层的序数
的增大而增大
解析：电子云表示电子在核外某一区域出现的概率密度分布，故 A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，这只是表 明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会 少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子 轨道且相互垂直，故C项错误；电子的能量越高，电子在离核更远的 区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会 逐渐增大。
答案：D
本节结束 完成步步高第二课时
第2课时 原子的基态与激发态、 电子云与原子轨道
观察与思考
是
什Baidu Nhomakorabea
么
成
就
了
如
焰色
此 的
美
反应
丽
?
一、基态与激发态、光谱
吸收光谱
基态原子 (能量低)
吸收能量 释放能量
激发态原子 (能量高)
发射光谱
现象解读
1、基态—处于最低能量的原子。 激发态—当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成 激发态原子。 电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放 能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。 2、原子光谱 不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可 以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光 谱。
S能级的原子轨道图
* S能级的原子轨道是球形对称的 * 能层序数n越大,原子轨道半径越大
P能级的原子轨道图
z
z
z
y
y
y
x
x
x
* P能级的原子轨道是哑铃形(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。
P能级的原子轨道图
d能级的原子轨道图
纺锤形
花瓣形
总结感悟
小结：原子轨道的特点
• 1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的； • 2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大； • 3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是
半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相 似，半径相同，能量相同，方向不同 • 4. s能级只有1个原子轨道；p能级有3个原子轨道， 互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如 2 px 、 2 py 、2 pz轨道的能量相等。
特别提醒： a．能层序数n越大，原子轨道的半径越大；b.不同能层的同种能 级的原子轨道形状相同，只有半径不同。
典例精析 例 2 (双选)下列说法正确的是( ) A．电子云中的一个小黑点代表一个电子 B．电子云密度大的地方，说明电子在核外空间单位时间内出现 的机会多 C．原子轨道是指原子运行的轨道 D．s 电子的电子云呈球形，p 电子的电子云呈哑铃形
解析：电子云中的一个小黑点代表电子在此曾出现过一次，而不 代表一个电子，故 A 错误；表示不同能级上的电子出现概率的电子云 轮廓图较形象地描述了电子的运动状态，量子力学把电子在原子核外 的一个空间运动状态称为一个原子轨道，故 C 错误。
答案：BD
跟踪练习 2 下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是
2．基态原子和激发态原子 (1)基态：最低能量状态。 激发态：较高能量状态(相对基态而言)。 (2)基态原子：处于最低能量的原子。 激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高 能级，变成激发态原子。例如：碳原子的基态电子排布式为 1s22s22p2，激发态电子排布为ls22s12p3(1个2s能级上的电子跃迁到了2p 能级上)。
×D．处激于发激态发原态子的的原子能不量一较定高能，失极去电易子失去电子，表现出较强的还原性
互动探究
知识点一 能量最低原理、基态与激发态、光谱 教材解读 1．能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个 原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 在基态原子里，电子优先排布在能量低的能级里，然后依次排布 在能量逐渐升高的能级里，能量最低原理是核外电子排布的最基本的 规律。 (1)绝大多数原子的电子排布只要遵循构造原理就能符合能量最 低原理。 (2)Cr、Cu、Ag、Au 等少数原子的电子排布虽然不遵循构造原理， 但是符合能量最低原理。
3、光谱分析的应用 ①通过原子光谱发现许多元素。 如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。 学.科.网 又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。
图片解读
二、电子云与原子轨道
1、电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。
1．电子云 (1)概念：量子力学指出，不可能像描述宏观运动物体那样，确定 具有一定空间运动状态(如 1s、2s、3s……)的核外电子在某个时刻处于 原子核外空间何处，而只能确定它出现在原子核外空间各处的概率， 由此得到的概率密度分布看起来像一片云雾，被形象地称为电子云。 (2)电子云轮廓图的制作：为了描绘电子云的形状，人们通常按如 图所示的方式制作电子云的轮廓图。
3．光谱 (1)光普形成的原因 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。 (2)光谱的分类
发射光谱是暗色背景的明亮谱线，吸收光谱则是明亮背景的暗色 谱线，两者谱线一一对应。
(3)光谱分析 在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方 法，称为光谱分析。
不同元素的原子光谱都是特定的，光谱图就像“指纹”辨人一 样，可以辨别形成光谱的元素。人们已用光谱分析方法发现了许多元 素，如铯、铷、氦、镓、铟等元素。
―→
―→
电子云轮廓图的绘制过程
特别提醒： a．电子云是一个形象化的比喻。b.电子云的疏密代表电子在那 里出现的概率密度的大小。c.电子云中的小黑点与电子式中的小黑点 的意义不同：电子式中的一个“小黑点”是表示一个电子，电子云中 的一个“小黑点”仅表示电子曾在这儿出现过一次。
2．原子轨道 (1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一 个原子轨道。
轴对称
√B．点密集的地方表明电子出现的机会多
出现机会的多少，越密集，说明出现机会越多
×C．几电率子大先小沿，z不轴是正电半子轴运运动的动实，际然轨后迹在负半轴运动 ×D．2pz轨道形状为两个椭圆面
2pz轨道电子云示意图
纺锤形(或哑铃形)
2、下列说法正确的是
(B)
×A．自然界中的所有原子都处处于最于低基能态量的原子叫做基态原子 √B．同一原子处从于基态激到发激态发时态的吸能收能量量一定高于基态时的能量 的×C．能无量论原子种不类同是的否原相子同，，能量基不态同原子的能量总是低于激发态原子
各能级包含的原子轨道数： (1)ns能级各有1个原子轨道； （2）np能级各有3个原子轨道； （3）nd能级各有5个原子轨道； （4）nf能级各有7个原子轨道；
当堂巩固
1、如图是2pz轨道电子云的示意图，请观察图， 并判断下列说法中不正确的是(双选)( CD )
√A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布是z
科学史话 牛顿和七基色
用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱
丹麦物理学家玻尔 （1885～1962)
氢发射光谱 氢吸收光谱 钠吸收光谱 锂发射光谱
锂吸收光谱
现象解读
发射光谱和吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
特征:暗背景, 亮线, 线状不连续 特征:亮背景,暗线，线状不连续
有何应用？ 【阅读课本P8】
(2)原子轨道的类型和形状：原子轨道可以分为 s、p、d、f 等类型。 s 轨道为球形对称，故只有 1 个伸展方向，所以 s 轨道只有 1 个，呈球 形；p 轨道在空间有 x、y、z 3 个伸展方向，所以 p 轨道有 px、py、pz3 个轨道，呈哑铃状；d 轨道有 5 个伸展方向(5 个轨道)；f 轨道有 7 个 伸展方向(7 个轨道)。
(3)不同能级的原子轨道数目 ns能级有1个原子轨道，np能级有3个原子轨道，nd能级有5个原 子轨道，nf能级有7个原子轨道。 (4)原子轨道能量高低的比较 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：2px＝2py＝2pz。
核
外
电
子
运
动
状
态
的
描
述
概率分布图(电子云)
电子云轮廓图的制作过程 原子轨道
现象解读
小黑点不表示电子，只表示 电子在这里出现过一次。
小黑点的疏密表示电子在核外 空间内出现的机会的多少。
电子云只是形象地表示 电子 出现在各点的概率高低,而实 际上并不存在。
图片解读 2、电子云轮廓图——原子轨道
S能级的原子轨道是球形对称的.