核外电子的运动特征PPT教学课件
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核外电子运动状态[精品ppt课件]
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l值
能级符 号
0
1s
0 1
2s 2p
0 1 2
3s 3p 3d
0 1 2 3
4s 4p 4d 4f
0 1 2 3 4
5s 5p 5d 5f 5g
l=0
l=1
l=2
l=3
有志者事竟成
思考1：当n=3时，有哪些电子亚层？ 当n=3时，l=0，1 ，2
有3s、3p，3d三个电子亚层
思考2：若n=4，有哪些电子亚层？ 当n=4时，l=0，1 ， 2 , 3 有4s、4p，4d, 4f四个电子亚层
量子数l:0、 1、2、 3、
……
n-1或s、p、d、f
磁量子数m:0 ±1、 ±2 …… ±l 自旋量子数Si: +1/2和-1/2,
电子自旋运动
有志者事竟成
为什么第二电子层中，最多只能容纳8个电子？ 答：因为第二层，n=2，
有两个电子亚层 磁量子数
l=0 0
轨道数 1
l=1
0
±1
3
因此第二层共有4个原子轨道，每个原子轨道 最多容纳2个自旋方向相反的电子，所以，第二层 最多容纳8个电子。
一、波函数和原子轨道
（一）波函数
薛定谔方程 （Schrö dinger Equation） 1926年奥地利物理学家 Erwin Schrö dinger (1887 – 1961)提出. 用于描述核外电子的运动状态， 是一个波动方程，为近代量子力学 奠定了理论基础。
薛定谔方程
Schrö dinger 波动方程在数学上是一个二阶偏微分方程。
有志者事竟成
为什么第三电子层中，最多只能容纳18个电子？
轨道数为
n=3
原子核外电子的运动特征PPT课件1
1 2 电子层 第一 第二 原子轨道 1s 2s 2p
n
3 4 第三 第四 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
1．原子轨道物理意义：表示电子云的形状。
轨道类型不同，轨道的形状也不同。人们用小写的 英文字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道
轨道符号 s p 轨道形状 球形 纺锤形
d 花瓣型
· · f g · · · · · · · · · ·
2．伸展方向
相同形状的原子轨道还可有不同的伸展方向，伸展方 向决定该种类型轨道的个数。 s轨道是球形对称的，只有1个轨道。 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，分别记作：px、py、pz。 d轨道有5个伸展方向，即d轨道含5个轨道。 f轨道有7个伸展方向，即f轨道含7个轨道。
（3）最外层不超过8个（K层2个）
（4）次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。 相互制约，相互联系
原子核外电子在排布时，为什么各电子层最多容纳2n2 个电子？ 最外层不超过8个？次外层不超过18个？倒 数第三层不超过32个呢？
量子力学研究表明：处于同一电子层的原子核外 电子，也可以在不同轨道上运动。
（三）电子自旋：
电子不仅在核外空间不停地运动，而且还做自旋 运动。电子的自旋有两种状态，通常采用↑↓ 来表示电子的不同自旋状态。电子自旋并非像地 球绕轴自旋，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： ↑↓
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
1 2
3 5
1s 2s，2p
思考： 我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致 电子分层排布——即电子分层排布的依据是什么？ 电子层（n）： K L M N O P Q 离核远近：近 远 能量高低：低 高 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
n
3 4 第三 第四 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
1．原子轨道物理意义：表示电子云的形状。
轨道类型不同，轨道的形状也不同。人们用小写的 英文字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道
轨道符号 s p 轨道形状 球形 纺锤形
d 花瓣型
· · f g · · · · · · · · · ·
2．伸展方向
相同形状的原子轨道还可有不同的伸展方向，伸展方 向决定该种类型轨道的个数。 s轨道是球形对称的，只有1个轨道。 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，分别记作：px、py、pz。 d轨道有5个伸展方向，即d轨道含5个轨道。 f轨道有7个伸展方向，即f轨道含7个轨道。
（3）最外层不超过8个（K层2个）
（4）次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。 相互制约，相互联系
原子核外电子在排布时，为什么各电子层最多容纳2n2 个电子？ 最外层不超过8个？次外层不超过18个？倒 数第三层不超过32个呢？
量子力学研究表明：处于同一电子层的原子核外 电子，也可以在不同轨道上运动。
（三）电子自旋：
电子不仅在核外空间不停地运动，而且还做自旋 运动。电子的自旋有两种状态，通常采用↑↓ 来表示电子的不同自旋状态。电子自旋并非像地 球绕轴自旋，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： ↑↓
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
1 2
3 5
1s 2s，2p
思考： 我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致 电子分层排布——即电子分层排布的依据是什么？ 电子层（n）： K L M N O P Q 离核远近：近 远 能量高低：低 高 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
核外电子排布的规律课件(共21张PPT)高中化学沪科版(2020)必修第一册
金属性强
非金属元素 →最外层电子数较多→容易得到电子
非金属性强
稀有气体元素→已达稳定结构 →性质稳定
惰性气体
常见元素原子结构示意图
钠原子
镁原子
常见元素离子结构示意图
钠原离子
镁离原子
16 硫原子
16 硫离原子
氯原子 氯离原子
思考2.当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其 他各层为最外层时，最多能容纳的电子数又是多少？
结论：K层为最外层时，最多能容纳的电子数还是2个 L层为最外层时，最多能容纳的电子数还是8个
× 若M层为最外层时，还能容
纳18个电子，则 第19号元素钾：（2,8,9） 第20号元素钙：（2,8,10）
当M层为最外层时，只能容纳8 个电子
最外层电子数不超过8个，K层 为最外层时不超过2个
当最外层电子数达到8（K层为2）时，就达到第18族稀有气体
元素原子的稳定结构
思考3.次外层最多容纳个 现在18个
最多50个 现在18个
倒数第三层最多能容纳的电子数又是多少？
倒数第三层电子数不超过32个
最多50个 现在32个
多电子原子核外电子的排布主要遵循的规律：
1. 各电子层最多可容纳的电子数为2n2。 2. 最外层电子数不超过8个（K层为最外层时 则不超过2个）。 3. 次外层电子数不超过18个，倒数第三层电 子数不超过32个。
原子核外电子排布的规律，是根据原子光谱和理论分析的结果而得出。
核外电子排布的规律
复习
原子的结构是怎样的？
原子
电中性
原子核
正电
质子 正电 中子 电中性
电子 负电
结构
决定
性质
思考 核外电子如何决定元素原子的化学性质？
非金属元素 →最外层电子数较多→容易得到电子
非金属性强
稀有气体元素→已达稳定结构 →性质稳定
惰性气体
常见元素原子结构示意图
钠原子
镁原子
常见元素离子结构示意图
钠原离子
镁离原子
16 硫原子
16 硫离原子
氯原子 氯离原子
思考2.当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其 他各层为最外层时，最多能容纳的电子数又是多少？
结论：K层为最外层时，最多能容纳的电子数还是2个 L层为最外层时，最多能容纳的电子数还是8个
× 若M层为最外层时，还能容
纳18个电子，则 第19号元素钾：（2,8,9） 第20号元素钙：（2,8,10）
当M层为最外层时，只能容纳8 个电子
最外层电子数不超过8个，K层 为最外层时不超过2个
当最外层电子数达到8（K层为2）时，就达到第18族稀有气体
元素原子的稳定结构
思考3.次外层最多容纳个 现在18个
最多50个 现在18个
倒数第三层最多能容纳的电子数又是多少？
倒数第三层电子数不超过32个
最多50个 现在32个
多电子原子核外电子的排布主要遵循的规律：
1. 各电子层最多可容纳的电子数为2n2。 2. 最外层电子数不超过8个（K层为最外层时 则不超过2个）。 3. 次外层电子数不超过18个，倒数第三层电 子数不超过32个。
原子核外电子排布的规律，是根据原子光谱和理论分析的结果而得出。
核外电子排布的规律
复习
原子的结构是怎样的？
原子
电中性
原子核
正电
质子 正电 中子 电中性
电子 负电
结构
决定
性质
思考 核外电子如何决定元素原子的化学性质？
(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
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轨道表示式
二氧化硫的性质和用途
酸雨
1. 什么是酸雨？ 2. 正常雨水pH应在什么范围？ 3. 酸雨是怎样形成的？ 4. 酸雨有什么危害？怎样防治?
一、物 理 性 质
颜色和状态
观察已制的ＳO2气体·
无色气体
气味
强烈的刺激性气味 ,
密度
有毒 和空比气的空相气对重平均分子
量对比
沸点
容易沸液点为化-10度
实验结论: SO2易溶于水后形成的溶液显酸性。
练习２ 写出反应方程式：
SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 = SO2 + H2O
D.Rutherford 有核原子模型
原子能级
连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较
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。
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
电子层 Ｋ Ｌ Ｍ Ｎ Ｏ
离核远近
电子出现 的机会 电子运动 的能量
１Ｓ
２Ｓ
ＰＺ
d 轨道角度分布图(剖面图)
２.原子轨道
S的原子轨道是________形的，电子 层序数越大，原子轨道的________。
P的原子轨道是________形的，每个P轨 道有_______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电子层序数增大而 _____。
二、原子核外电子的排布
相关知识链接 ➢原子核外电子的运动特征（电子云） ➢原子核外电子的运动状态（原子轨道） ➢原子核外电子的排布规律
1S电子在原子核外出现的概率分布图
讨论：原子核外电 子运动有哪些特征？
人们按照图 示的方法制 作电子云的
轮廓图
常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来
1.电子层
(1)1s 2s 3s 4s (2)nf nd ns np
(3)3px 3py 3pz (4)3px 5py 4pz (5)3s 4p (6) 4s 3p (7) 4s 3d
电子层
轨道
核P
外O 电 子N
填 充
M
顺L 序
图K
4s 4p 4d 3s 3p 3d 2s 2p 1s
轨道能量顺序
7
4f
原子核外电子排布的三大原理
问题1：完成下面表格
电子层
1 2 3 4 n
原子轨道 类型
原子轨道 数目
可容纳 电子数
电子层
原子轨 道类型
原子轨道 类型数目
1
1s
1
2
2s，2p
4
3 3s，3p，3d 9
4
4s，4p，4d， 4f
16
n
—
n2
可容纳的 电子数目
2 8 18
32 2n2
问题2：
比较下列多电子原子的原子轨道的能量 高低：
溶解性
1体4易积0体的溶积水于的大水二约氧可化以硫溶解
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比 空气重、容易液化、易溶于水的气体。
课堂习题 1
常温常压下，下列气体溶解度由大到小的顺序为： HCl > SO2 > Cl2 > O2
（1）SO2 （2） O2 （3）HCl （4）Cl2
二、二氧化硫的化学性质
核外电子的运动特征
原子核外电子的运动
你知道吗？
1.原子是由哪些基本微粒构 成的？
2.构成原子的各种微粒是否 带有电荷？为什么原子是电 中性的？
3.构成原子的各种微粒在数 量上有什么规律？这些微粒 的体积和质量有什么特点？
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。
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
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
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）
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。
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。
写出下列元素原子结构示意图、电子排布式及其简 化形式、外围电子排布式、电子轨道表示式：
10Ne
14Si
18Ar 20Ca
24Cr 1s 2 2s 2 2 p6 3s 2 3 p6 3d 5 4s1
29Cu 1s 2 2s 2 2 p6 3s 2 3 p 6 3d 10 4s1
洪特规则特例： 根据洪特规则，人们总结出，
当同一亚层轨道半充满、全充满以及 全空时，是比较稳定的。
全充满 p6 d10 f 14 半充满 p3 d 5 f 7 全空 p0 d 0 f 0
本课总结：
人类对原子结 构认识的历史
知 原子核外电子 识 运动特征排布
体
遵循的原理和 规则
系
原子核外电子 排布的表示式
能量最低原理
泡！ 利不相容原理 洪特规则 电子排布式
思考?
SO2是什么氧化物?
酸性 氧化
物
酸性氧化物有哪些性质？
1.酸性氧化物
与水反应生成酸(大多数) 能与碱反应生成盐和水
能与碱性氧化物反应生成盐
课堂习题 2
写出SO2和NaOH反应的化学方程式。
课堂习题 3
写出SO2和Na2O和CaO反应的化学方程式。
2、SO2与水反应
观察到什么实验现象?
试管中的水面上升，滴入紫色石蕊试液后，溶液变红。
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。 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。
3.洪特规则──电子在等价轨道（能量相同 的轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的 轨道，且自旋方向相同。这种排布，电子的 能量最低。
能级图
针对训练
二氧化硫的性质和用途
酸雨
1. 什么是酸雨？ 2. 正常雨水pH应在什么范围？ 3. 酸雨是怎样形成的？ 4. 酸雨有什么危害？怎样防治?
一、物 理 性 质
颜色和状态
观察已制的ＳO2气体·
无色气体
气味
强烈的刺激性气味 ,
密度
有毒 和空比气的空相气对重平均分子
量对比
沸点
容易沸液点为化-10度
实验结论: SO2易溶于水后形成的溶液显酸性。
练习２ 写出反应方程式：
SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 = SO2 + H2O
D.Rutherford 有核原子模型
原子能级
连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较
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。
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
电子层 Ｋ Ｌ Ｍ Ｎ Ｏ
离核远近
电子出现 的机会 电子运动 的能量
１Ｓ
２Ｓ
ＰＺ
d 轨道角度分布图(剖面图)
２.原子轨道
S的原子轨道是________形的，电子 层序数越大，原子轨道的________。
P的原子轨道是________形的，每个P轨 道有_______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电子层序数增大而 _____。
二、原子核外电子的排布
相关知识链接 ➢原子核外电子的运动特征（电子云） ➢原子核外电子的运动状态（原子轨道） ➢原子核外电子的排布规律
1S电子在原子核外出现的概率分布图
讨论：原子核外电 子运动有哪些特征？
人们按照图 示的方法制 作电子云的
轮廓图
常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来
1.电子层
(1)1s 2s 3s 4s (2)nf nd ns np
(3)3px 3py 3pz (4)3px 5py 4pz (5)3s 4p (6) 4s 3p (7) 4s 3d
电子层
轨道
核P
外O 电 子N
填 充
M
顺L 序
图K
4s 4p 4d 3s 3p 3d 2s 2p 1s
轨道能量顺序
7
4f
原子核外电子排布的三大原理
问题1：完成下面表格
电子层
1 2 3 4 n
原子轨道 类型
原子轨道 数目
可容纳 电子数
电子层
原子轨 道类型
原子轨道 类型数目
1
1s
1
2
2s，2p
4
3 3s，3p，3d 9
4
4s，4p，4d， 4f
16
n
—
n2
可容纳的 电子数目
2 8 18
32 2n2
问题2：
比较下列多电子原子的原子轨道的能量 高低：
溶解性
1体4易积0体的溶积水于的大水二约氧可化以硫溶解
二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比 空气重、容易液化、易溶于水的气体。
课堂习题 1
常温常压下，下列气体溶解度由大到小的顺序为： HCl > SO2 > Cl2 > O2
（1）SO2 （2） O2 （3）HCl （4）Cl2
二、二氧化硫的化学性质
核外电子的运动特征
原子核外电子的运动
你知道吗？
1.原子是由哪些基本微粒构 成的？
2.构成原子的各种微粒是否 带有电荷？为什么原子是电 中性的？
3.构成原子的各种微粒在数 量上有什么规律？这些微粒 的体积和质量有什么特点？
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。
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
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
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）
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。
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。
写出下列元素原子结构示意图、电子排布式及其简 化形式、外围电子排布式、电子轨道表示式：
10Ne
14Si
18Ar 20Ca
24Cr 1s 2 2s 2 2 p6 3s 2 3 p6 3d 5 4s1
29Cu 1s 2 2s 2 2 p6 3s 2 3 p 6 3d 10 4s1
洪特规则特例： 根据洪特规则，人们总结出，
当同一亚层轨道半充满、全充满以及 全空时，是比较稳定的。
全充满 p6 d10 f 14 半充满 p3 d 5 f 7 全空 p0 d 0 f 0
本课总结：
人类对原子结 构认识的历史
知 原子核外电子 识 运动特征排布
体
遵循的原理和 规则
系
原子核外电子 排布的表示式
能量最低原理
泡！ 利不相容原理 洪特规则 电子排布式
思考?
SO2是什么氧化物?
酸性 氧化
物
酸性氧化物有哪些性质？
1.酸性氧化物
与水反应生成酸(大多数) 能与碱反应生成盐和水
能与碱性氧化物反应生成盐
课堂习题 2
写出SO2和NaOH反应的化学方程式。
课堂习题 3
写出SO2和Na2O和CaO反应的化学方程式。
2、SO2与水反应
观察到什么实验现象?
试管中的水面上升，滴入紫色石蕊试液后，溶液变红。
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。 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。
3.洪特规则──电子在等价轨道（能量相同 的轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的 轨道，且自旋方向相同。这种排布，电子的 能量最低。
能级图
针对训练