原子核外电子的运动(1)
原子核外电子运动状态
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
第26元素的核外电子排布、能级交错
Fe
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
2
2
6
2
6
6
2
↑↓ ↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
能级交错：指电子层数较大的某些轨道的能量反低于
电子层数较小的某些轨道能量的现象
中学阶段能级交错 主要考察E3d>E4s
↑↓
3
↑
↑
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑ ↑ ↑
S
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
2 2 6 2
2
2
6
2
4
↑↓
5
↑↓ ↑ ↑
Cl
Ar
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
2 2 6 2
↑↓
6
↑↓ ↑↓ ↑
1s 2s 2p 3s 3p
电子层序数 电子层符号
1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
电子能量
电子离核距离
低
近
高
远
（2）电子亚层
亚层概念
科学研究发现，同一电子层又可分成一个或几个亚层
电子亚层依次分别用s、p、d、f等符号表示。
电子层序数n 电子亚层数 1 1 2 2 3 3 4 4
电子亚层符号
s
s、p
s、p、d
s、p、 d、f
Na
1s 2s 2p 3s
6
核外电子的运动状态和排布规律
结构理论（一）核外电子的运动状态和排布规律围绕在原子核外作高速运动的电子，有它特殊的运动状态。
早在本世纪初，科学实验已证明了电子是一种质量为9.11×10-28g的微小粒子，证明了电子的运动具有粒子性。
但是，以后科学实验又证明了电子的运动和光、X射线一样具有波动性。
这就是说，电子的运动具有波粒二象性。
电子运动的这种波粒二象性，使它难以用经典物理学的一些基本定律来描述。
现代研究核外电子运动状态的理论叫做原子波动力学。
它是在上世纪20年代末由奥地利物理学家薛定谔等人发展起来的。
它的基本方面是一些复杂的数学波动方程，叫做薛定谔方程。
核外电子的运动正是通过计算薛定谔方程的解来加以描述的。
这里，我们只能按照原子波动力学的基本观点，初步形象地去认识核外电子的运动状态，从而再寻找出原子核外电子的排布有着怎样的规律。
一、电子云在描绘核外电子运动时，只能指出它在原子核外空间各处出现机会的多少。
电子在核外空间一定范围内出现，好像是带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围。
可以形象地称它为“电子云”。
核外电子出现机会愈多的区域，电子云的密度愈大。
下图描绘了氢原子处于基态时的电子云。
氢原子核外只有1个电子，图中的“雾状”，说明氢原子核外电子在一个球形的空间里作高速运动。
图中表示，黑点密集处是电子出现机会多的地方，黑点稀疏处是电子出现机会少的地方。
二、描述核外电子运动状态的四个方面对于原子核外的每一个电子的运动状态，都可以从以下四个方面来描述。
1．电子层原子核外的电子可以看作是分层排布的。
处于不同层次中的电子，离核的远近也不同。
离核愈近的电子层能量愈低，离核愈远的电子层能量愈高。
通常用n=1、2、3…等数值来表示电子层离核的远近。
n=1，即表示离核最近的电子层，其中的电子能量最小。
n=2，即表示为第二电子层。
有时也用K、L、M、N、O等分别表示1、2、3、4、5等电子层。
我们怎么知道含有多个电子的原子里核外电子的能量并不相同呢？根据对元素电离能数据的分析，可以初步得到这个结论。
原子核外电子的运动状态
第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：
5
球形，记作2s；纺锤形，用p表示，叫p轨道，记作2p。
6
第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。
7
记作3s，3p，3d。
8
原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。
9
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
4
n
—
4.自旋量子数ms
通常用“↑”和“↓”表示。 所以, 描述一个电子的运动状态, 要用四个量子数: n, l, m 和 ms.
意义：表示电子自旋方向
第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。
1
记作4s，4p，4d，4f
2
第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。
3
第一电子层：只一种形状，只一种类型轨道，用s表示，叫s轨道，记作1s。
③d轨道有5个伸展方向（5个轨道）
p轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，所以p轨道包括px、py、pz 3个轨道；
f轨道有7个伸展方向（7个轨道） ；
n,l,m 表明了: 轨道能量高低(电子层的数目, 电 子距离核的远近); 轨道的形状; 轨道在空间分布的方向 结论： 利用三个量子数可以描述一个电子的空间运动状态，即可将一个原子轨道描述出来.
离核近，小黑点密，电子云密度大，电子出现的机会多； 离核远，小黑点疏，电子云密度小，电子出现的机会少。 电子出现的机会
巩固练习
关于“电子云”的描述中，正确的是 一个小黑点表示一个电子 一个小黑点代表电子在此出现过 电子云是带正电的云雾 小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少
1-1原子核外电子的运动状态
（2）和l一起共同决定轨道的数目
• ψn,l,m 表明了:
(1)轨道的大小(电子层的数目, 电 子距离核的远近), 轨道能量高低; (2)轨道的形状; (3)轨道在空间分布的方向 结论： 利用三个量子数可以描述一个 电子的空间运动状态，即可将一个原 子轨道描述出来.
下面结合主量子数n值和l值来判定具体的代表轨道
• n • 1 • 2 • 3
l 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3
• 4
代表轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
每层轨道种类(能级） 1种 2种 3种
4种
磁量子数m
• •l 轨道 空间运动状态 m=－l,· · · 0,· · · +l 共有（2l+1)个值. 类型 的数目 例如：l=2, m=0,±1,±2 • • 0 意义: 0 S 1个 • • 1 (1) 决定原子轨道在空间的取向 0, ±1 p 3个 • 2 一个取值表示一个空间伸展方向。 0, ±1,±2 d 5个 如：l=1, m=0,±1;则p轨道有3个伸展方 向， • 3 0, ±1,±2,±3 f 7个
将直角坐标三变量 x，y，z 变换成球坐标三变量 r，， 。 r OP 的长度 ( 0 — ) OP 与 z 轴的夹角 ( 0 — ) OP 在 xoy 平面内的投影 OP′ 与 x 轴的夹角 ( 0 — 2 ) 根据 r，， 的定义，有 x = r sin cos y = r sin sin z = r cos r2 = x 2 + y 2 + z2
2 2 2 82 m ( E V) 0 2 2 2 2 x y z h
1-1原子核外电子的运动状态
回忆一下： 原子的组成
原子由原子核和核外电子组成，核外电子带负电。 原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电， 呈电中性。 由于质子带的电荷数目与核外电子所带的电荷数目相等， 原子呈电中性。
设想一下： 核外电子的运动状态？
Rutherford 提出原子结构的 “太阳-行星模型 ”
玻尔原子结构理论的局限性：
1. 不能解释多电子原子的结构 2. 核外电子具有波粒二象性
什么是波粒二象性？
粒子性和波动性 水波的波纹：波动性 水波遇到一块石头，能够绕过障碍物继续传播：粒子性
核外电子的波粒二象性：
“所谓光的粒子性，是指光的性质可以用动量来描述。” = h / P = h / mc “所谓光的波动性，是指光能发生衍射和干涉等波的现象.”
X:微观粒子在某一空间的坐标
显然xp：：，粒粒子子x 位动 ,置量则的的不p不准准; 量量x ,则 p
h：普朗克常数， h=6.626×10－34J·S
对于m=10克的子弹，它的位置可精确到x＝0.01 cm, 其速度测不准情况为：
h
2mx
2 3.14
6.626 1034 10 103 0.01102
玻尔原子结构理论：
1913年，丹麦物理学家 玻尔提出，并因此获得诺 贝尔化学奖.
M.Plack 量子论(1990 ) 根据A.Einstein 光子学说 (1908 年）
D.Rutherford 有核原子模型
玻尔原子结构理论：
1. 行星模型 核外电子是处在确定轨道上运行，就像行 星绕太阳运行一样
1924年美国物理学家戴威逊（Davison）用电子枪发射高速电子,当其通过 薄晶体片射击感光荧屏时，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。
原子核外电子的空间运动状态
原子核外电子的空间运动状态原子核外电子的空间运动状态：（一）电子轨道1、电子轨道是电子沿着原子核外围运动的一条椭圆形轨迹。
这条椭圆形轨迹完全由电子和核间的电磁场相互作用决定。
2、电子轨道的轨道角动量是指电子在原子核外围空间运动的时候的角动量，它可以通过电磁场的膜位能准确的确定出来。
3、电子轨道的运动状态就是指电子在轨道中的运动状态，包括了单重态的电子轨道运动状态，以及双重态的电子轨道运动状态和三重态的电子轨道运动状态等。
（二）电子自旋1、电子自旋是电子在空间中自身运动的一个特征，通俗来说就是电子在原子核外围空间中以固定的角速度运动。
2、电子自旋具有两个独立的特性，即电子的线性自旋，也就是说电子的运动方向不断变化；另一个就是电子的角速度自旋，也就是说电子的具体自旋方向会一直保持不变。
3、自旋的结构包括两个自旋态，一个是有磁态，即自由自旋，它没有内部能量变化；对应的还有无磁态，即锁定自旋，它有内部能量变化。
（三）电子跃迁1、电子跃迁是指电子在原子核外围空间中运动时从一个轨道状态跃到另一个空间状态的过程，电子跃迁中包括了单重态电子跃迁，双重态电子跃迁和三重态电子跃迁等等。
2、电子跃迁的机理一般是由电磁场的膜位能决定的，这也是电子跃迁过程发生的根本原因。
电子跃迁过程中，电子原先处在的低能量状态会被电磁场膜位能引导，由低能量跃到其他的高能量状态之中。
3、电子跃迁过程还会受到外界的干扰，包括光辐射，热辐射等，外界的干扰可以使原子中电子从一个轨道跃到另一个轨道或空间状态，从而使原子转变为激发态，从而发生一系列使原子性质发生变化的现象。
(化学课件)原子核外电子的运动状态
讨论：见课本P5
一个小黑点仅表示电子在此出现了一次。
小黑点的疏密仅表示电子出现几率的大小。
即小黑点较稀的地方表示电子在此出现的机 会少；小黑点较密的地方表示电子在此出现 的机会多。
（三）、决定核外电子运动状态的因素
1、电子层： 在多电子的原子里，它们的运动区域 也不同。能量低的电子通常在离核较近的空间范 围运动，能量高的电子通常在离核较远的空间范 围内运动，
[说明]1、自左向右、自上而下，轨道能量依次递增。
2、每个能级组以ns轨道开始、以np轨道结束。
（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、4d轨道中最多容纳电子数为
A、2
B√ 、 10 C、 14 D、 18
2、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
五、电子亚层的能量比较规律
1、相同电子层上电子亚层能量的高低： ns＜np＜nd＜nf
2、形状相同的电子亚层能量的高低： 1s＜2s＜3s＜4s…… 2p＜3p＜4p＜5p…… ……
3、电子层和形状相同的电子亚层的能量相等： 如2px = 2py =2pz
/ / / / / / 1s<—2s<—2p<3—s<3—p<—4s<3d<4—p<5—s<4d<5—p<—6s<4f<5d<6—p<7—s<5f<6d<—7p
结合电子云的形状及伸展方向显然可知：S亚层有 1个轨道，P亚层有3个轨道， d 亚层有5个轨道， f亚层有7个轨道。
四、电子自旋
无机化学 原子核外电子的运动状态
1
能量最低原理
排布 规律
2
泡利不相容原理
3
洪特规则及特例
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
2.1 原子核外电子排布-基态原子中电子的排布原理 1.能量最低原理 核外电子的分布总是尽量先分布在能量较低的轨道, 使整个原子处于能量最低的状态。只有当能量最低的轨 道已占满后，电子才能依次进入能量较高的轨道。
m——电子质量
h——普朗克常数
E——体系总能量 V——电子的势能
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
1.4 原子核外电子的运动状态-电子云
电子运动有规律，但无法确定其运动轨迹。 概率—在核外某些区域电子出现的机会；某些 区域电子出现的机会多，概率大；某些区域电 子出现的机会少，概率小。 概率密度——电子在原子核外某处单位体积内 出现的概率
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布
1.1 原子核外电子的运动状态-量子化 波尔氢原子模型 成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+) 的光谱现象, 推动了原子结构的发展。 严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子) 光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱。
波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能 描述原子内电子运动规律的量子力学原子模型。
而是表示电子出现在各点的几率高低。
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布 1.4 原子核外电子的运动状态-电子云 电子云的图形表示：
电子云图
电子云界面图
(电子出现几率>95%的 区域）
电子云 等密度面图
第五章 原子结构与元素周期律 第一节 原子核外电子的运动状态与排布 1.5 取原子核外电子的运动状态-四个量子数
如何描述核外电子的运动
第一章 第一节
质子（每个质子带一个单位正电荷）
原子核 原子
中子（不带电）
核外电子（每个电子带一个单位的负电荷）
分子是物质能够独立存在
并保持其化学性质的最小微 粒。物质的化学性质主要取 决于分子的性质，分子的性
化学键
分子
分子内
结构 空间构型
质又与分子的结构有关。
分子间的作用力
3.VIII族
第一章 第二节
处于元素周期表的中间，共三个纵行。它们的价 层电子的构型是(n-1)d6-10ns0-2，价层电子数是8-10。
（三）周期表分区（特征电子构型） 第一章 第二节
据价层电子构型的特征，将周期表分为5个区：
1. 能量最低原理
第一章 第一节
“系统的能量愈低，愈稳定”是自然界的普 遍规律。
基态原子，是最稳定的系统，能量最低。
〖能量最低原理〗基态多电子原子核外电子排 布时，总是先占据能量最低的轨道，当低能量轨道 占满后，才排入高能量的轨道，以使整个原子能量 最低。
如下图箭头所指顺序。
1. 能量最低原理
电 子 填 入 能 级 的 先 后 次 序
C. n＝3, l＝2 √
D. n＝4, l＝1 E. n＝5, l＝0
章页
第二节 元素周期系和元素的基本性质
一、原子的电子结构和元素周期律 第一章 第二节
当元素按照核电荷数递增的顺序 排列时，电子排布(构型)呈周期性变 化，元素性质呈现周期性变化。这一 规律叫做元素周期律。
元素周期表是原子的电子构型随着 核电荷数递增而呈现周期性变化的反 映。
6C 轨道式 7N轨道式
3．Hund规则
第一章 第一节
8O轨道式
苏教版高中化学选修三课件2.1.1第1单元原子核外电子运动
●新课导入建议 请思考如下两个问题： (1)原子的组成。 (2)构成原子微粒的电性关系、质量关系是怎样的？ 在必修2中我们已经学习了原子核的构成，通过学习我 们知道：
(1)原子核是由质子和中子构成的，质子带正电荷，中 子呈电中性；核电荷数＝质子数＝核外电子数，质量数＝ 质子数＋中子数。 (2)原子核外电子是分层运动的。 对于原子核外电子分层排布，可以用原子结构示意图 来表示，如 ，K、L、M层上的电子数依次为2、8、
【答案】 A
4．下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正 确的是( )
A．核外电子是分层运动的 B．所有电子在同一区域里运动 C．能量高的电子在离核近的区域运动 D．能量低的电子在离核远的区域绕核旋转
【解析】 电子在原子核外空间作高速运动，能量不 同的电子通常在不同的区域运动，离核近，能量低。
7。那么，每个电子层上的多个电子其运动状态是否相同 呢？要想知道这个问题，请同学们与我一块走进“第一单 元 原子核外电子的运动”。
●教学流程设计
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.进一步认识卢瑟福和玻尔 的原子结构模型。 2.了解原子核外电子的运动 特征。 3.了解原子轨道与电子填充 顺序。 1.原子核外电子的运动状 态。(重点) 2.原子轨道。(难 点)
第一单元 第1课时
●课标要求
原子核外电子的运动 原子核外电子的运动特征
了解原子核外电子的运动状态。 ●课标解读 1.在必修2的基础上，进一步认识卢瑟福和玻尔的原子 结构模型。
2．理解电子云模型。 3．知道每个电子层含有的原子轨道，能准确用原子轨 道符号表示。 ●教学地位 本课时知识从原子结构理论发展史开始，形成对现代 原子结构理论的初步认识；再从电子层、能级、原子轨 道、电子自旋四个方面揭示原子核外电子的运动状态，尤 其是原子轨道的知识是高考考查原子结构的热点，也是下 一课时核外电子排布的基础，因此原子轨道是本课时的教 学重点和难点。
第一节原子核外电子的运动状态
3.统计性
测不准原理 在经典力学中，宏观物体在任一瞬间的位 置和动量都可以用牛顿定律正确测定。 如太空中的卫星，换言之，它的运动轨 道是可测知的，即可以描绘出物体的运 动轨迹(轨道)。 而对具有 波粒二象性的微粒，它们的运动 并不服从牛顿定律，不能同时准确测定 它们的速度和位置。
4
1927年，海森堡(Heisenberg W)经严格推 导提出了测不准原理：电子在核外空间所处 的位置 ( 以原子核为坐标原点 ) 与电子运动的 动量两者不能同时准确地测定。因此，也就 无法描绘出电子运动的轨迹来。
7
综上所述，微观粒子运动的主
要特征是具有波粒二象性，具体体
现在量子化和统计性上。
8
核外电子运动状态描述
因为微观粒子的运动具有波粒二象性的特 征，所以核外电子的运动状态不能用经 典的牛顿力学来描述，而要用量子力学 来描述，以电子在核外出现的概率密度、 概率分布来描述电子运动的规律。
9
回忆中学怎样描述核外电子排布
12
解薛定谔方程得到的波函数不是一个数值，而
是用来描述波的数学函数式(r, , )，函数式中 含有电子在核外空间位置的坐标r, , 的变量。 处于每一定态(即能量状态一定)的电子就有相 应的波函数式。
13
本身没有明确的物理意义。只能说是描述核 外电子运动状态的数学表达式，电子运动的规 律受它控制。 波函数 绝对值的平方却有明确的物理意义。 它代表核外空间某点电子出现的概率密度。量 子力学原理指出：在核外空间某点p(r, , )附 近微体积d 内电子出现的概率dp为 dp= 2d (3-11) 所以 2表示电子在核外空间某点附近单位微 体积内出现的概率，即概率密度。
18
同一亚层内的原子轨道其能量是相同的，称等价 轨道或简并轨道。但在磁场作用下，能量会有微小 的差异，因而其线状光谱在磁场中会发生分裂。
1.1.2原子核外电子的运动
电子层
轨道
轨道能量顺序
7
P 核 外O 电 子N 填M 充 顺 L 序 图K
4s 3s 2s 1s
4p 3p 2p
4d 3d
4f
4 1998年诺贝尔化学奖授予科恩(美)和波普尔(英)，以表 彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实 验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化 学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是 A．化学不做实验就什么都不知道 B．化学不再需要实验 C．化学不再是纯实验科学 D．未来化学的方向是经验化
二、原子核外电子的运动
2007年9月14日
原子核外电子的运动
复习要点
一、人类对原子结构的认识历史 二、原子核外电子的运动特征 三、原子核外电子的排布
课程标准
一、了解核外电子的运动状态
二、了解原子构造原理
三、知道原子核外电子的能级分布
四、能用电子排布式表示常见元素
（1—36号）原子核外电子的排布
D的原子第三电子层上有8个电子，第四电子层上只有1个电
子； E原子的价电子排布为3s23p6。 则各元素是何种元素？
体验高考
山东、
（1）前四周期元素中，基态原子中未成对电子数
与其所在周期数相同的元素有 种。 （2）第ⅢＡ、ⅤＡ族元素组成的化合物GaN、GaP 、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结 构与单晶硅相似。Ga原子的电子排布式为 。
（2）写出Y元素最高价氧化物水化物的电离方程式 （3）元素T与氯元素相比，非金属性较强的是 （用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是
a 常温下氯气的颜色比T单质的颜色深 b T的单质通入氯化钠水溶液不能置换出氯气 c 氯与T形成的化合物中氯元素呈正价态 （4）探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之—。T、X 、Y、Z四种元素的单质中化学性质明显不同于其他三种单质的 是 ，理由 。
第一单元原子核外电子的运动公开课教案教学设计课件
2、用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组
多电子原子的原子轨道能量的高低
⑴3s ＜ 3p
⑵2px ＝ 2py
⑶3s ＜ 3d
⑷4s ＞ 3p
3、比较下列多电子原子的原子轨道能 量的高低
⑴2s 2p 4s 2s＜2p＜4s ⑵3s 3p 4p 3s＜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。
填空：
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,轨道类型 不同，轨道 的形状也不同。
练习:画出下列元素的轨道表示式:
C：
Na：
N： Mg：
练习:画出1~18号元素的轨道表示式。
(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。
3、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 （2） 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
4、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
练习:写出下列元素的电子排布式:
原子核外电子运动规律
原子核外电子运动规律
原子核外电子是构成物质的基本粒子，它们的运动规律已经成为学前教育中不
可或缺的课程内容。
原子核外电子的运动可以用谐振模型来描述，其运动轨迹为圆形椭圆或者柱面角的轨道。
传统的表示方法是用箭头的形式。
比如，在原子中，最外层的电子由n核外椭圆轨道组成，它们之间交错组合，每个椭圆轨道就是一个箭头，表示着电子运动的轨道。
有人也学习新概念，把原子外电子轨道称为电子场和电子云，即一组电子，以
不同的频率运动，构成一个电子球。
这些电子沿着原子外部运动，它们绕着原子核旋转，互相引力和斥力，在这样的活动中，它们以频率和振幅特定的谐振节奏表达出自己的图景。
电子的运动是按照确定的规律进行的，它是定性的，而不是定量的。
在学前教育中，结合实验教学，让学生通过动态实物模型来感受这种运动规律，将有助于提高学生对物质本质的理解。
另外，为了更深入地理解电子外部运动的规律，学前学生可以学习相关的电磁
学和量子力学内容，了解电子的行为与基本力学定律的关系，量子力学解释了电子以不断变化的方式运动的规律，因此，学习量子力学中的知识，能够更好地理解原子核外电子的运动。
综上所述，原子核外电子运动的规律在学前教育中是不可或缺的课程内容，而
实物实验结合理论知识，可以帮助学生更好地理解原子核外电子的运动规律。
希望学前教师在课堂中及时引导学生思考，培养学生深入探究物质世界的热情。
《原子核外电子的运动》 知识清单
《原子核外电子的运动》知识清单一、原子核外电子的排布规律在原子中，电子围绕着原子核运动。
原子核带正电荷，电子带负电荷，它们之间的相互吸引使得电子处于特定的轨道上。
1、能量最低原理电子总是先占据能量最低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道。
这就好像爬楼梯一样，要从最低的台阶开始往上走。
2、泡利不相容原理在同一个原子中，不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
简单来说，每个轨道最多只能容纳两个电子，而且这两个电子的自旋方向必须相反。
3、洪特规则电子在等价轨道（相同能量的轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，并且自旋方向相同。
这样可以使原子的能量处于较低的状态。
例如，对于氮原子（N），其电子排布式为 1s² 2s² 2p³。
其中 1s、2s、2p 是不同的轨道，2p 轨道有三个等价轨道，所以三个电子分别占据不同的 2p 轨道，并且自旋方向相同。
二、原子轨道的类型原子轨道可以分为不同的类型，主要包括 s 轨道、p 轨道、d 轨道和 f 轨道。
1、 s 轨道s 轨道是球形对称的，形状像一个球体。
它只有一个轨道，可以容纳 2 个电子。
2、 p 轨道p 轨道呈哑铃形，有三个相互垂直的取向，分别称为 px、py 和 pz 轨道。
每个 p 轨道可以容纳 2 个电子，所以 p 轨道总共可以容纳 6 个电子。
3、 d 轨道d 轨道的形状比较复杂，有五个不同的取向。
d 轨道可以容纳 10 个电子。
4、 f 轨道f 轨道更为复杂，能容纳 14 个电子。
三、电子云电子云是用来描述电子在原子核外空间出现概率的形象化表示。
电子云并不是真正的云，而是通过大量的计算和模拟得出的结果。
电子云的密度表示电子在该区域出现的概率大小。
电子云密度越大，电子在该区域出现的概率就越高；反之，电子云密度越小，电子在该区域出现的概率就越低。
四、原子核外电子运动的特点1、高速运动电子在原子核外以极高的速度运动，接近光速。
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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： 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。
2. 人为地允许某些物理量（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
运动物体 汽车 炮弹 人造卫星 宇宙飞船 电子
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）？
二、 原子核外电子的运动特征
（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。
选修三 物质结构与性质 专题2第一单元
原子核外电子的运动
课堂求知互动
一、原子结构的认识历史
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。
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。
轮廓图
常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来
二、 原子核外电子的运动特征
关于电子在核外的运动， 你已经知道哪些规律？
电子云 ·
分层运动（排布）； 离核越远； 能量越高。
1234567 K LMNOPQ
核外电子的排布 分层排布
电子层： K L M N O P Q
离核远近：近
远
能量高低：低
高
1234567 K LMNOPQ
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。
M.Plack量子论(1990) 根据A.Einstein光子学说(1908年）
D.Rutherford有核原子模型
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。
3. 卢瑟福原子模型
1911年，英国物理学家卢瑟褔通过α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
α粒子散射实验
连续光谱（自然界）
连续光谱(实验室）
电磁波连续光谱
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
速率（Km/S) 0.03 2
7.8
11 2200
乒乓球直径 410-2 m
核外电子运动空间范围 n10-10 m
速度极快
1、运动特征： 运动空间极小 无固定运动轨迹
宏观、微观运动的不同
宏观物体 微观粒子
质量 很大 速度 较小 位移 可测 能量 可测
很小
很大（接近光 速）
位移、能量 不可同时测定
轨迹 可描述 （画图或函数描述）
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
三层不超过32个。 相互制约，相互联系
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1~18的元素的原子结构示意图
金属元素
最外层电子数 一般少于4个
非金属元素 稀有气体元素 最外层电子数 最外层电子数 一般多于4个 已达到最多（2
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 （2） 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
排布规律（一低四不超） （1）能量最低原理 （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
电子层序数 1 2
3
（n）
4
5
6
7
符号
KL
M
N
O
P
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——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，轨道的形状也不同。
用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。
二、 原子核外电子的运动特征
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。
二、原子核外电子的运动特征
不可确定
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。