原子核外电子的运动特征
原子核外电子排布
原子核外电子排布1、核外电子的运动特征：（1）质量很小，带负电荷（2）运动速度高（接近光速）（3）运动空间范围很小（相对于宏观物体而言）结论：不遵循宏观物质的运动特征．2、电子云：电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为”电子云”．在这个模型里，某个点附近的密度表示电子在该处出现的机会的大小．密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；反之，则表明电子出现的机会少．s轨道p轨道d轨道3、原子核外电子排布原则：1）泡利不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对．2）能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道．3）Hund规则：简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子．另外：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的，亦即下列电子结构是比较稳定的：全充满﹣﹣﹣p6或d10或f14半充满﹣﹣﹣﹣p3或d5或f7全空﹣﹣﹣﹣﹣p0或d0或f04、核外电子能级分布（构造原理）：5、核外电子排布表示方法：表示方法举例原子结构示意图电子排布式S ：1s 22s 22p 63s 23p 4简化电子排布式[Ne]3s 23p 4轨道表示式（或电子排布图）价电子排布式（最外层电子排布式）3s 23p 41）重要概念：①价电子排布式：主族元素的价层电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式．例如：Al ：3s 23p 1②简化排布式：电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示，以简化电子排布式．以稀有气体的元素符号加方括号的部分称为“原子实”．如碳、氧、钠、钙原子的电子排布式分别是1s 22s 22p 2、1s 22s 22p 4、1s 22s 22p 63s 1、1s 22s 22p 63s 23p 64s 2，其简化的电子排布式可以分别表示为[He]2s 22p 2、[He]2s 22p 4、[Ne]3s 1、[Ar]4s 2．2）1～36号排布式[1]H 氢1s 1[2]He 氦1s 2[3]Li 锂1s 22s 1[4]Be 铍1s 22s 2[5]B硼1s22s22p1[6]C碳1s22s22p2[7]N氮1s22s22p3[8]O氧1s22s22p4[9]F氟1s22s22p5[10]Ne氖1s22s22p6[11]Na钠1s22s22p63s1[12]Mg镁1s22s22p63s2[13]Al铝1s22s22p63s23p1[14]Si硅1s22s22p63s23p2[15]P磷1s22s22p63s23p3[16]S硫1s22s22p63s23p4[17]Cl氯1s22s22p63s23p5[18]Ar氩1s22s22p63s23p6[19]K钾1s22s22p63s23p64s1[20]Ca钙1s22s22p63s23p64s2[21]Sc钪1s22s22p63s23p63d14s2[22]Ti钛1s22s22p63s23p63d24s2[23]V钒1s22s22p63s23p63d34s2[24]Cr铬1s22s22p63s23p63d54s1[25]Mn锰1s22s22p63s23p63d54s2[26]Fe铁1s22s22p63s23p63d64s2[27]Co钴1s22s22p63s23p63d74s2[28]Ni镍1s22s22p63s23p63d84s2[29]Cu铜1s22s22p63s23p63d104s1[30]Zn锌1s22s22p63s23p63d104s2[31]Ga镓1s22s22p63s23p63d104s24p1[32]Ge锗1s22s22p63s23p63d104s24p2[33]As砷1s22s22p63s23p63d104s24p3[34]Se硒1s22s22p63s23p63d104s24p4[35]Br溴1s22s22p63s23p63d104s24p5[36]Kr氪1s22s22p63s23p63d104s24p63）轨道式（前18号）：【命题方向】本考点主要考察原子核外电子的排布式和轨道式，需要重点掌握．题型一：核外电子能量特点的考察典例1：在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是（）A．最易失去的电子能量最高B．电离能最小的电子能量最高C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D．在离核最近区域内运动的电子能量最低分析：A．根据原子核外电子能量与距核远近的关系判断；B．根据电离能的定义判断；C．没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层；D．根据电子首先进入能量最低、离核最近的轨道判断．解答：A．能量越高的电子在离核越远的区域内运动，也就越容易失去，故A正确；B．电离能是失去电子时所要吸收的能量，能量越高的电子在失去时消耗的能量也就越少，因而电离能也就越低，故B正确；C．同一层即同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，故C错误；D．电子首先进入能量最低、离核最近的轨道，故D正确．故选C．点评：本题考查原子核外电子排布规律，题目难度不大，本题注意原子核外电子的排布和运动特点．题型一：电子排布原则的考察典例1：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（）A ．B ．C ．D ．分析：原子核外电子排布，应满足能量最低原理，洪特规则以及泡利不相容原理，以此进行判断．解答：A.2p 能层有3个电子，应在3个不同的轨道，不符合洪特规则，故A 错误；B.2p 能层有2个电子，应在2个不同的轨道，不符合洪特规则，故B 错误；C.2p 能层有2个电子，在2个不同的轨道，符合洪特规则，故C 正确；D.2s 轨道应有2个电子，2p 轨道有2个电子，不符合能量最低最低原理，故D 错误．故选C ．点评：本题考查原子核外电子排布原则，题目难度不大，本题注意把握核外电子的排布规律即可解答该题．典例3：基态原子的4s 能级中只有1个电子的元素共有（）A ．1种B ．A ．2种C ．A ．3种D ．A ．8种分析：根据该元素最外层仅有的一个电子位于4s 能级解题．解答：该元素最外层仅有的一个电子位于4s 能级，即4s 1．该原子4s 能级未填充满，情况之一是按照能级顺序正常填充的结果，1s 22s 22p 63s 23p 64s 1，此为19K 元素；情况之二是按照洪特规则的特例填充的结果，1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1，此为24Cr 和29Cu ．故选C ．点评：本题考查原子核外电子排布，题目难度不大，注意根据洪特规则解题．题型三：排布式的考察典例3：下列基态原子与离子的电子排布式错误的是（）A ．K ：1s 22s 22p 63s 23p 64s 1B ．F ﹣：1s 22s 22p 6C ．Fe ：1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 2D ．Kr ：1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 6分析：原子核外电子排布应符合构造原理、能量最低原理、洪特规则和泡利不相容原理，结合原子或离子的核外电子数解答该题．解答：题中K、F﹣和Kr的核外电子排布都符合构造原理，为能量最低状态，而Fe的核外电子排布应为1s22s22p63s23p63d64s2，电子数目不正确．故选：C．点评：本题考查基态原子的电子排布的判断，是基础性试题的考查，侧重对学生基础知识的巩固和训练，该题的关键是明确核外电子排布的特点，然后结合构造原理灵活运用即可，难度不大．题型四：根据核外电子排布式推断元素典例5：若某基态原子的外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是（）A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层C．该元素原子最外层共有3个电子D．该元素原子M能层共有8个电子分析：某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，应为Y元素，位于周期表第ⅢB族，第N层的电子排布为4s24p64d1，以此解答该题．解答：根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2．由此可见：该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M能层上有18个电子，最外层上有2个电子．A．该元素基态原子中共有39个电子，故A错误；B．该元素原子核外有5个电子层，故B正确；C．该元素原子最外层上有2个电子，故C错误；D．该元素原子M能层共有18个电子，故D错误．故选B．点评：本题考查核外电子排布规律，难度中等，注意构造原理写出元素基态原子的电子排布式．题型五：结构示意图、轨道表示式、电子排布式、简化电子排布式和价电子排布式的区别典例：下列表示式错误的是（）A．Na+的轨道表示式：B．Na+的结构示意图：C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1D．Na的简化电子排布式：[Na]3s1分析：钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，或写为[Ne]3s1，Na+的原子核内有11个质子，核外有10个电子，结合洪特规则解答该题．解答：钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，或写为[Ne]3s1，Na+的原子核内有11个质子，核外有10个电子，结构示意图为，则A、B、C正确，D错误．故选：D．点评：本题考查原子核外电子排布，为高考常见题型，难度不大，注意把握原子核外电子的排布规律，把握电子排布式和轨道式的书写方法．【解题思路点拨】1）注意半充满或全充满的情况：如Cr的电子排布式为24Cr原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2，因为半充满轨道能量较低；又如25Mn 原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p63d54s2，而不是1s22s22p63s23p63d64s1．2）四个量子数（描述原子轨道）：1、主量子数（n）主量子数是描述核外电子距离核的远近，电子离核由近到远分别用数值n＝1，2，3，…有限的整数来表示，而且，主量子数决定了原子轨道能级的高低，n越大，电子的能级越大，能量越高．n是决定电子能量的主要量子数．n相同，原子轨道能级相同．一个n值表示一个电子层，与各n值相对应的电子层符号如下：n1234567电子层第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层名称K L M N O P Q电子层符号2、角量子数（l）在同一电子层内，电子的能量也有所差别，运动状态也有所不同，即一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层．角量子数就是用来描述原子轨道或电子云的形态的．l的数值不同，原子轨道或电子云的形状就不同，l的取值受n的限制，可以取从0到n﹣1的正整数．n123400，10，1，20，1，2，3每个值代表一个亚层．第一电子层只有一个亚层，第二电子层有两个亚层，以此类推．亚层用光谱符号等表示．角量子数、亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下：1234亚层符号s p d f圆球形哑铃形花瓣形花瓣形原子轨道或电子云形状同一电子层中，随着的增大，原子轨道能量也依次升高，即Ens＜Enp＜End＜Enf，即在多电子原子中，角量子数与主量子数一起决定电子的能级．每一个值表示一种形状的电子云．与主量子数决定的电子层间的能量差别相比，角量子数决定的亚层间的能量差要小得多．3、磁量子数（m）原子轨道不仅有一定的形状，并且还具有不同的空间伸展方向．磁量子数m就是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的．磁量子数的取值受角量子数的制约，它可取从+l到﹣l，包括0在内的整数值，l确定后，m可有2+1个值．当l＝0时，m＝0，即s轨道只有1种空间取向；当l＝1时，m＝+1、0、﹣1，即p轨道有3种空间取向；当l＝2时，m＝+2、+1、0、﹣1、﹣2，即d轨道有5种空间取向．通常把n、l、m都确定的电子运动状态称原子轨道，因此s亚层只有一个原子轨道，p 亚层有3个原子轨道，d亚层有5个原子轨道，f亚层有7个原子轨道．磁量子数不影响原子轨道的能量，n、l都相同的几个原子轨道能量是相同的，这样的轨道称等价轨道或简并轨道．例如l相同的3个p轨道、5个d轨道、7个f轨道都是简并轨道．n，l和m的关系见下表．1234主量子数K L M N电子层符号0010120123角量子数（l）1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f电子亚层符号磁量子0000000000数（m）±1±1±1±1±1±1±2±2±2±3综上所述，用n，l和m三个量子数即可决定一个特定原子轨道的大小、形状和伸展方向．4、自旋量子数（ms）电子除了绕核运动外，还存在自旋运动，描述电子自旋运动的量子数还称为自旋量子数ms，由于电子有两个相反的自旋运动，因此自旋量子数取值为+1/2、﹣1/2，符号用“↑”和“↓”表示．知道了四个量子数的意义和它们之间相互联系又相互制约的关系．在四个量子数中，n，l和m三个量子数三个量子数可确定电子的原子轨道；n、l两个量子数可确定电子的能级；n这一个量子数只能确定电子的电子层．量子数的数据分析：（1）主量子数（n）n＝1，2，3…正整数，它决定电子离核的远近和能级．n＝1为第一电子层或称K层，距核最近，n＝2为第二电子层或称L层，余类推．离核近，电子的能量较低，离核远则电子能量较高．因此主量子数n对于确定电子的能量具有决定性的作用．（2）角量子数（l）l＝0，1，2，3…n﹣1，以s，p，d，f对应的能级表示亚层，角量子数l代表角动量的大小，是决定原子轨道（或电子云）的形状的量子数，表示每一主层中不同的能级．对于氢原子，核外电子能量完全由n决定；（3）磁量子数（m）原子轨道在空间的不同取向，m＝0，±1，±2，±3…±l，一种取向相当于一个轨道，共可取2l+1个数值．m值反应了波函数（原子轨道）或电子云在空间的伸展方向．磁量子数m有（2l+1）个取值，例如：l＝0时，m有一个取值，即m＝0，s轨道球形对称，在空间只有一个取值，轨道无方向性．l＝1时，m有三个取值，即m＝0，±1，分别代表在空间沿x，y，z三个相互垂直的伸展方向上的三个p轨道px、py、pz，通常它们具有完全相同的能量．l＝2时，m＝0，±1，±2，表明d轨道在空间有五个伸展方向．l＝3时，m有七个取值，m＝0，±1，±2，±3，f轨道在空间有七个伸展方向．以上n，l，m三个量子数结合起来，便确定了核外电子的一个空间运动状态（即原子轨道），包括轨道的大小、形状和空间取向．（4）自旋量子数（ms）ms＝±1/2，表示同一轨道中电子的二种自旋状态，它只有+1/2和﹣1/2两个取值，分别代表电子顺时针和逆时针的两个自旋方向，表示为“↓”和“↑”．。
原子核外电子运动特征
1.电子层：
电子层： K L M N O P Q
离核远近：近
远
能量高低：低
高
1234567 K LMN O P Q
2. 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。
原子轨道与宏观物体的运动轨迹不同，它是指量子力学 描述电子在原子核外空间运动的主要区域。
价电子排布为4s24p4，
电子排布式 [Ar]3d105s25p4
属P区
练习
4. 有下列四种轨道：①2s、②2p、③3p、
④4d，其中能量最高的是 （ D ）
A. 2s B. 2p C. 3p D. 4d
练习
5. 用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组 多电子原子的原子轨道能量的高低
⑴ 3s ＜3p ⑶ 3s ＜3d
⑵ 2p＝x 2py ⑷ 4s ＞3p
练习
6. 比较下列多电子原子的原子轨道能量的 高低
f区元素
最后1个电子填充在f轨道上，价电子构
型是：（n－2）f 0～14ns2,或(n – 2)f 0～14 (n－1)d 0～2ns2，它包括镧系和锕系元素
（各有14种元素）。
【规律总结】
1、周期数=电子层数
2、主族元素： 族序数=原子的最外层电子数=价电子数
副族元素： 大多数族序数=（n-1)d+ns的电 子数=价 电子数
6S2
3d104s1－2 4S24p1 －5 4S24p6 4d105s1－2 5S25p1 －5 5S25p6 5d106s1－2 6S26p1 －5 6S26p6
按照电子排布，可把周期表的元素划 分为5个区：s区、d区、ds区、p区、f区。
元素周期律
(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。 (7)电子总数为最外层电子数 2 倍的元素：Be。 (8)次外层电子数是最外层电子数 2 倍的元素：Li、Si。 (9)内层电子总数是最外层电子数 2 倍的元素：Li、P。 (10)电子层数是最外层电子数 2 倍的原子：Li。 (11)最外层电子数是电子层数 2 倍的原子：He、C、S。 (12)最外层电子数是电子层数 3 倍的原子：O。
2、核外电子排布规律
为了形象地表示原子的结构，人们就创造了 “原子结构示意图”这种特殊的图形。 第 3层 第 2层 原子核 第 1层
+ 15
原子核带正电
2
8
5
核电荷数
该电子层上的电子数
（1）分层排布
1
K
2
L
3
M
4
N
5
O
6
P
7
Q
离核由近到远，能量由低到高
能量最低原理
电子总是先排布在能量最低的电子层里，
由1个增加到8个，而达到稳定结构
原子序数
电子层数
最外层 电子数 1 1
达到稳定结 构时的最外 层电子数
1～2 3～10 11～18
1 2 3
2
8
2
8 8
1
8
结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外 层电子排布呈现 周期性 变化。
核外电子排布
除第一周期外，同周期元素的原子， 从左到右，最外层电子数从1增加到8； 同一主族元素的原子最外层电子数 相等。
点燃或光照
酸性逐渐增强
加热 PH3 加热 H2S
单质与H2反应条件
气态氢化物 及其稳定性 结论
高温 SiH4
第四章 物质结构基础
原子轨道角度分布图
n, l, m（
r，θ，φ）=R n, l （r）﹒Yl, m（θ，φ）
原子轨道角度分布图：由Y（θ ，φ ）对θ ，φ 作图所 得，表示电子可能出现的区域。
3. 概率密度和电子云
概率:电子在核外空间某处出现机会的多少称为概率。 概率密度: 电子在核外空间某处单位体积中出现的概率 称为概率密度。 电子云: 用小黑点的疏密表示原子核外电子出现的概率
密度的大小,这种图像称为电子云。
所以，电子云是概率密度大小的形象化描述。黑点密集 的地方，表示电子出现的概率密度大。
4. 量子数
核外电子的运动状态用波函数或原子轨
道来描述，波函数或原子轨道是由一些参数
来确定的，这些参数都是量子化的（取值不
连续），叫做量子数。
（1）主量子数（n） 【意义】描述电子出现概率最大的区域离核的距离 ，是决定电子能量高低的主要因素。 n越大，表示距 离越远，能量越高。 【取值范围】n只能取1，2，3，4…等正整数，常用 符号K、L、M、N…来表示。 （2）角量子数（L） 【意义】描述原子轨道或电子云的空间形状，在多 电子原子中与n共同决定电子的能量高低。 【取值范围】 L 只能取小于 n 的正整数。即对于给定 的n值，L可取0，1，2，3，…n-1，用符号 s,p,d,f…表示。
磁量子数 m 决定原子轨道在 空间的取向。同 一亚层（l 相同） 的几条原子轨道 在空间有不同的 取向，共有2l +1 种取向，每种取 向相当于一个原 子轨道。
m = 0, ± 1, ± 2, ..., ±l 数目 = 2l + 1
自旋量子数 m s
意义
电子层，决定核 外电子的能量和 离核的平均距离 。n 越大，电子 离核越远，电子 的能量越高。
原子核外电子的运动特征(用)知识讲解
电子云图中小黑点的疏密表示___________
电子云
二、核外电子的排布规律
1、核外电子是分层排布的 2、不同电子层上的电子能量不同，离核越近，能量越低 3、电子优先排布在能量最低的电子层里。
s轨道----呈球形
p原子轨道
p原子轨道是纺锤形（哑铃形）的
d原子轨道
d原子轨道是花瓣形的；f轨道形 状更复杂。
F 轨 道
轨道类型 s
p
轨道形状 球形 纺锤形
d
f
···
·· ·
花瓣型
···
···
·· ·
s轨道是球形对称的，只有 1个轨道，可容纳2个电子。
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。
电子数
2
8
18
32
2n2
4、电子自旋
电子的自旋方式有两种：顺时自旋和 逆时自旋。分别用↑↓表示。
电子平行自旋：
↑↑
电子反向自旋：
↑↓
观察这个原子运动状态图（剖面图）
（1）该原子核外有几个电子层？ （2）各电子层上电子的运动区域的形状是否一样？
分别是什么形状？
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、 10 C、 14
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
核外电子运动特征
核外电子运动特征核外电子是物体的最外层的电子，处于核的外围。
它们能够接受和释放能量，从而影响这一物体的光学、化学和物理性质，其运动特征也是影响这些特性的重要因素。
核外电子的总数是相对恒定的，受到原子核的控制，他们被组织在一个与原子核同心的层次结构中。
电子层次可以按照能量高低排列。
核外电子不会离开自己所在的层次结构，而是在其中进行围绕原子核移动的共振反馈运动。
根据科学家对外电子轨道结构的研究，核外电子的行为特征有以下几种：首先，核外电子具有较大的运动活动性，它们可以在具有不同能量水平的轨道中自由移动，能激发出较强的活性。
其次，核外电子不断地被其他原子上的电子影响，有时候会相互干扰。
例如，氢原子上的核外电子会受到氯原子上其他电子的影响，而氯原子上的核外电子又会受到原子上其他电子的约束。
第三，如果一个原子上有多个核外电子，它们会相互作用，生成一种共振效应，在空间上分布也会因此受到影响。
第四，核外电子的活动能量受到原子核的拉扯影响，一般情况下，电子能量越高，其移动能力就越大。
综上所述，核外电子运动的特征是具有一定的活动性、会受到周围其他电子影响、会产生共振效应且运动能量受到原子核拉扯的影响。
这些特征直接影响着原子的光学、化学和物理性质，从而对其他物质的形成和功能有着至关重要的作用。
以化学反应为例来说明，一般情况下，反应对核外电子的运动影响会大于对核的影响，这是因为核外电子是反应的活跃部分，它们的活动性大，易于被其他原子影响，能快速而广泛地产生反应，形成新物质。
例如，在氟化反应中，氟原子本身只有一个核外电子，核外电子被其他原子影响后，易于键合在氢原子上，从而形成氢氟酸。
核外电子对物质的形成和功能具有重要的作用，因此研究他们的运动特征，以深入理解物质的形成过程，预测新物质的形成和性质，也就变得尤为重要。
当前，科学家们正在研究原子轨道结构和电子轨道模型，力图更好地理解核外电子运动特性，以便更好地掌握物质的形成和性质。
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。
原子结构 核外电子排布(结合物质结构)
练习
1. 下列关于核外电子运动状态描述，不正确是： A、核外电子绕核作高速的圆周运动
B、核外电子的运动与行星运动相似
AB
C、现代科技也无法同时测准核外电子的位置和速度 D、核外电子的质量很小，运动速度很快，电子出现 的几率跟区域位置有关
2、原子核外电子的运动特征
电子层 原子轨道 轨道的伸展方向
电子自旋
（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）？ （4） 为什么最外层电子数不超过8个（K为最外层时不超过2个）？
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
。
几个相对原子质量的计算
Ⅰ.核素的相对原子质量＝
一个核素的质量
一个12C的质量×
1 12
Ⅱ.核素的近似相对原子质量（核素的质量数） Ⅲ.元素的相对原子质量
=核素A的相对原子质量×原子百分比a%＋核素B的相对原子 质量×原子百分比b% + ……
Ⅳ.元素的近似相对原子质量
＝核素A的质量数×原子百分比a%＋核素B的质量数×原子 百分比b% + ……
平均
平均 35.485
35Cl核素的相对原子质量
试回答上述各数值的意义: 1. 34.969是表示
。 。 。 。
2 .35.453是表示 氯元素的相对原子质量 3.35是表示 4. 35.485是表示 5. 24.23 ％是表示
35Cl的质量数
氯元素的近似相对原子质量
37Cl在自然界中所占的原子百分数
枣糕式模型 葡萄干面包模型
(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
核外电子排布的规律
核外电子排布的规律１．核外电子运动的特征 （１）核外电子运动的特点： 由于电子的质量很小，运动的空间范围很小，运动的速度极快。
所以无法用描述宏观运动物体的方法来描述它的运动轨道，不能测定或计算出它在某一时刻所处的位置，只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少。
核外电子的运动特征——绕核外作高速运动。
其意义是：①电子运动的区域不同各种能量不同的电子各自在自己的区域中运动，在含有多个电子的原子里，电子的能量是各不相同的。
②离核近的电子能量低，相反离核远的能量高。
也即能量低的电子通常在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动。
2、核外电子的运动状态。
（1）核外电子的分层排布，电子是分层排布的——我们用电子层来表明离核远近区域的不同。
电子层为一二三四五六七K L M N O P Q电子能量由低到高、电子离核由近到远 在含有多个电子的原子里，电子依能量高低分层排布：电子层序数１２３４５６７电子层符号K L M N O P Q电子能量电子离核由近到远，电子能量由低到高（2）原子核外电子的排布是有一定规律的。
讨论：①K、L、M、N电子层上最多是可容纳的电子数有多少个？②原子的最外层电子数最多是几个？③核外电子排布的规律是什么？④元素的性质与最外层电子的数目的关系是什么？①各电子层最多可容纳的电子数为2n2个（n表示电子层的序数）K L M N2 8 18 32②最外层电子数目不超过8个，K层只能是2个，次外层电子数目不超过18个，倒数第三层数目不超过32个。
∴当M层为最外层时，最多可容纳的电子数8个当M层不是为最外层时，最多可容纳的电子数18个③核外电子一般总是从能量低的内层逐步排列到能量最高的电子层里。
从K层————→Q层最外层电子数为8（K层为2）的结构为稳定结构，∴稀有气体性质稳定，不易与其它物质反应。
注： 以上四条规律是相互联系的，不能孤立地理解。
3、原子结构示意图与电子式（1）原子结构示意图。
原子核外电子运动的特征
原子核外电子的运动特征学案P11 1、对于多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的 ；在同一个原子中，离核越近，电子能量越 。
填写下表：(s 、p 、d 、f)，就好比电子层是楼层，能级是楼梯的阶级。
各电子层上的能级是不一样的。
2、对于多电子原子，同一电子层的电子能量也可能不同，将其分成不同的 。
同一电子层里，能级的能量按s 、p 、d 、f 、……的次序 ，即E （s ）＜E （p ）＜E （d ）＜E （f ）。
注意：K 层指包含一个能级，即s 能级；L 层包含两个能级，s 和p 能级；M 层包含三个能级，s 、p 和d 能级；N 层包含四个能级，s 、p 、d 、f 能级。
每个能层中，能级符号的顺序是ns 、np 、nd 、nf……（2）任一电子层，能级数 能层序数（填“＞”“＜”“≥” “≤”或“＝”） （3）s 、p 、d 、f……可容纳的电子数依次是 、 、 、 ……的两倍（4）同一能级容纳的电子数 （“相等”或“不相等”） 3、电子云和原子轨道：(1)电子运动的特点：①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。
因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。
我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。
所得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道（与宏观物体的运动轨迹不同，也不同于玻尔提出的原子轨道）。
下列是s 、p 轨道形状：s 电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
这是由于1s ，2s ，3s ……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s 电子比1s 电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s 大，因而2s 电子云必然比1s 电子云更扩散。
苏教版化学物质结构与性质高三课件原子核外电子的运动特征
三、轨道能量大小与电子填充顺序
填充规则：先填能量低的轨道，再填能量高的轨道 （1）同电子层 （2）同原子轨道形状 （3）n与原子轨道形状 均相同的轨道能量相等 ns<np<nd<nf… 1s<2s<3s<4s… 2Px=2py=2pz…
练习3:[教材P12 问题解决]
作业
• 作业本 P1~8 • 预习“原子核外电子的排布” • 思考： （1）为什么玻尔模型采用了错误的数学工具， 却得到了相对正确的推断结果？ （2）电子云轨道理论沿用了玻尔模型理论中 的哪些结论？
（2）数学依据（*波函数与薛定谔方程）
（3）结论
阅读P10～P13&思考：
结论
①同一电子层（n）上的电子运动轨迹是否均相同？ ②原子轨道的种类主要有哪几种？用什么符号表示？呈 什么形状？此形状是否表示该轨道上的电子会沿此形状 表面做规则运动？ ③每种原子轨道各有几个轨道个数？这些个数之间呈怎 样的规律变化？相同种类的原子轨道还可存在怎样的不 同？ ④每层电子层所具有的原子轨道总个数为多少？某电子 层的某个原子轨道应如何表示？ ⑤一个原子轨道最多可容纳几个电子？同个原子轨道中 的电子是否均相同？ ⑥核外电子在原子轨道上应如何填充？遵循怎样的规律？
作业
• • • • 作业本 P67~68 精讲精练 P118~119 划去题1、10、12 熟读附录Ⅰ～Ⅶ 预习《物质结构与性质》专题1与专题2 第 一单元
原子核外电子的运动特征
温故知新
思考： （1）简述原子结构模型演变的历史 （2）玻尔模型的主要内容是什么？提出这个模 型的目的是什么？
卢瑟福模型带来的问题：
（1）与能量守恒规律的矛盾 （2）与氢原子光谱的矛盾
原子核外电子的运动特征
F 轨 道
核外电子的运动状态
n 1 2 第二 2s 2p 4条 8 3 第三 3s 3p 3d 9条 18 4 第四 4s 4p 4d 4f 16条 16条 32 n … … n2 2n2
电子层 第一 轨道 轨道数 可容纳 电子数 1s 1条 2
核外电子的运动状态
4、自旋状态 、 电子平行自旋： 电子平行自旋： 电子反向自旋： 电子反向自旋： ↑↑ ↑↓
电子层
轨道
轨道能量顺序
7
核P 外O 电 子N 填M 充 顺 L 序 图K
4s 3s 2s 1s
4p 3p 2p
4d 3d
4f
宏观、 宏观、微观运动的不同
宏观物体 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） 画图或函数描述）
微观粒子 很小 很大（接近光 很大（ 速）
位移、能量 位移、 不可同时测定
不可确定
核外电子运动的特征
核外电子质量小，运动空间小，运动 核外电子质量小，运动空间小， 速率大。 速率大。 无确定的轨道， 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， 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。 会的多少。 那么如何描述电子的运动状态呢？ 那么如何描述电子的运动状态呢？
能级
同一层电子能量也不同 运动轨道也不同， 运动轨道也不同， 分为各个能级，好比电子层是楼层， 同一层的电子处于各个能级（像楼梯） 下面我们来看看描述电子运动的几种轨道 图片
电子云
思考： 思考：
我们都知道氢原子核外都只 有一个电子？图片中那么多 黑点代表什么呢？
电子云图像的界面图 就是原子轨道的图像
原子核外电子的运动特征
回顾：
原子核外电子的排布所遵循的三大原则： ① 能量最低原则 ② 泡利不相容原理 ③ 洪特规则
1）电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不 同的轨道，且自旋状态相同 2）能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态 时，体系能量最低，原子最稳定。
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序
轨道能量由低到高的顺序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
原子轨道 原子轨道 的种类数 数目
1 2
可容纳 电子数
2
8
1个
(1+3)
4个
3
4 n
(1+3+5)
9个
18
32
(1+3+5+7)
16个
n
_
n2
2n2
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
M
1 2
p
d
3px 3py 3pz ±1/2 3dxy 3dyz 3dxz ±1/2 3dx2-y2 3dz2
0, ±1 ±2
（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）？
B. 3、0、-1、+1/2
C. 2、2、 2、 2
D. 1、0、 0、 0
(3)量子数和原子轨道的关系
n 取值 符号 取值
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整个原子的能量最低。
关键词
能层、能级、电子云、原子轨道、自旋、 构造原理、能量最低原理、泡利原理、 洪特规则、电子排布式、轨道表示式、 价电子、未成对电子、基态、激发态、 吸收光谱、发射光谱
专题2 原子结构与元素的性质
第一单元 原子核外电子的运动
原子核外电子的运动特征
1、根据课本P11表2-1的原子结构示意图 回顾原子核外电子的排布规律。 2、回顾原子核外电子的运动特征。
原子核外电子的排布规律
① 核外电子是分层排布的 ② 不同电子层上的电子能量不同，离核越远，
能量越高 ③ 电子优先排布在能量最低的电子层里 ④ 每个电子层所能容纳的电子数最多为2n2 （n为电子层数） ⑤ 最外层电子数不超过8个（K为最外层时 不超过2个）， 次外层不超过18个，倒数第 三层不超过32个
整个原子处于最低的能量状态。
泡利不相容原理 每个原子轨道上最多只容纳两个 自旋状态不同的电子。
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布 洪特规则 时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自
旋状态相同，这样整个原子的能量状态最低。
六、原子核外电子排布的表示方法
1、原子结构示意图 2、电子式 3、电子排布式 4、外围电子排布式 5、轨道表示式
d能级的原子轨道图
（4）f轨道的形状
• 2. 原子轨道
f能级的原子轨道图
小结：原子轨道的类型和形状
原子轨道类型 s
p
d
f…
原子轨道形状 球形 纺锤形 花瓣形 … …
2、原子轨道的表示方法：表示为ns，np，nd，nf等。
➢第1电子层：只有1种形状的轨道，即球形轨道，用s表示， 叫s轨道，记作1s。 ➢第2电子层：有2种形状的轨道，即球形和纺锤形。球形： s轨道，记作2s；纺锤形：用p表示，叫p轨道，记作2p。 ➢第3电子层：有3种形状的轨道，即球形、纺锤形和花瓣形。 分别记作3s，3p，3d。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中 有特征的篮光和红光。
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
下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的
本课总结：
每个原子轨道上最多只能容
纳两能个量自最旋低状原态理不同的电子。
各原子轨道能量高低：（从3d轨道开始发生能级交错） 1s<2s<2p<3s<3p<4s<<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p
原子核外电子的运动遵循能量最低 原理、泡利不相容原理和洪特规则
原子核外电子先占据能量最低的轨道， 能量最低原理 然后依次进入能量较高的轨道，这样是
1、在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能 量 越低 。
2、下列电子层不包含d轨道的是
A、N层 B、M层 √C、L层 √D、K层
3、理论研究证明，多电子原子中，同一电子层的电子， 能量也可能不同，还可以把它们分成不同的原子轨道，第 三电子层有3种原子轨道分别为 3s、3p、3d 。
三、原子轨道的伸展方向
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
D、1个原子轨道里最多只能容纳2个电子
四、电子自旋
电子的自旋方式有两种：顺时自旋和逆时自旋。 分别用↑和↓表示。
﹛自旋平行： ↑↑
电子自旋状态 自旋相反： ↑↓
注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋相反的电子。
五、原子轨道的能量比较规律
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。
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
（5）光谱分析：
在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来 鉴定元素，称为光谱分析。
（6） 光谱分析的应用： ①通过原子光谱发现许多元素。
六、原子核外电子排布的表示方法
4、外围电子（价电子）排布式：
钠 Na的外围电子排布： 3s1 以教材后所附的元素周期表中所列各元 素的外围电子排布为准
六、原子核外电子排布的表示方法
5、轨道表示式：
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(↑、↓)。
七、基态与激发态、光谱
（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态 原子。 （2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能 量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态 原子。
（3）基态与激发态的关系
吸收能量
基态原子
激发态原子
释放能量
吸收能量
1s22s22p63s2
1s22s22p63s13p1
释放能量
（4）原子光谱:
一、原子核
外电子排布
本 遵循的原理 课 和规则 学
原子泡核利外不电相子容在原排理布时要先 占有能量低的轨道，然后再 依次洪进特入规能则量较高的轨道， 这样使整个原子处于最低的
习 了
二、原子原核子核外能电量电子状子在态排能。布量式相同的各个轨
外电子排道布上排布时，电子尽量分占不同的
的表示式原子轨道，轨且道自表旋示状式态相同，这样
➢第4电子层：有4种形状的轨道，分别记作4s，4p，4d，4f。
➢第5、6、7电子层依此类推。
小结：原子轨道的表示方法
n
12
3
4
电子层
第一 第二
第三
第四
原子轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
原子轨道种类数 1 2
3
4
结论：各电子层所包含的原子轨道的种类数等于
电子层序数，即第n层就有n种原子轨道。
回顾总结：原子核外电子的运动特征
2、只可用统计图示的方法描绘电子在核外空间出现的概率。
该统计图示即电子云——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。
小黑点的疏密表示电子在核外空间一定范围内出现的机 会大小。
（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？
练习:画出下列元素的轨道表示式: C： Na：
N：
Mg：
练习:画出1~36号元素的轨道表示式。
以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。
结构示意 图
电子排布式
电子排布图 （轨道表示式）
铁原 子
1s22s22p63s23p63d64s2
铁离 子
1s22s22p63s23p63d5
3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息?
小结：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 的种类数
原子轨道 数目
可容纳 电子数
1
1s
1
1个
2
2
2s 2p
3
3s 3p 3d
4 4s 4p 4d 4f
n
_
2
(1+3)
4个
8
3
(1+3+5)
9个
18
4
(1+3+5+7)
16个
32
n
n2
2n2
1、4d轨道中最多容纳电子数为
表示电子云在空间的伸展方向，与能量无关。伸展方向 决定该种类型原子轨道的数目。每个原子轨道最多可以 容纳2个电子。
s轨道是球形对称的，所以只有1个轨道，可容纳2个电子。
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：px、py、pz，可容纳6个电子.
d轨道有5个伸展方向，即5个轨道，可容纳10个电子。 f轨道有7个伸展方向，即7个轨道，可容纳14个电子。
回顾总核结外：电原子子的核运外动电特子征的运动特征
核外电子以极高的速度、在极小的空间里做永不停止的运 动。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）。
①、电子具有波粒二象性，不遵循经典的力学理论， 遵循量子力学规律。 ②、没有固定的运动轨迹，也无法测出某一时刻具 体位置，遵循概率分布统计规律。
不同类型的原子轨道分别是什么形状
概率分布图 (电子云)
电子云轮廓图的制作过程 原子轨道
（1）s轨道的形状 ——球形 ns能级的各有1个轨道,呈球形
（2）p轨道的形状 ——纺锤形（哑铃形）
np能级的各有3个轨道,呈纺锤形， 3个轨道相互垂直。
（3）d轨道的形状 ——花瓣形
五、电子云与原子轨道
• 2. 原子轨道
电子层序 数（n）
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
PQ
离核越来越远，能量越来越高
二、原子轨道（也叫电子亚层）
——物理意义：表示电子云的形状
同一电子层上的电子能量不一定相同；处在同一电 子层的电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动
1、原子轨道（又叫能级） （1）定义：电子云的轮廓图称为原子轨道 （2）类型：人们用s，p，d，f表示不同形状 的轨道。轨道类型不同，轨道的形状也不同。
（3）S （4）35Br （5）29Cu （6）24Cr
。 。 。 。
能层低的能级要 写在左边，不能 按填充顺序写
写出第四周期元素的原子核外电子排布式
特例：
能量相同的的各个轨道在全满s2 p6 d10 f14、半满s1 p3 d5 f7和全空s0 p0 d0 f0状态时，体系能量较低，原子 较稳定。
（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）？
描
述 原
电子层（能层）
子
核