原子核外电子的运动状态 ppt课件
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原子核外电子的运动PPT演示文稿
卢瑟福——原子之父
α粒子散射实验
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。
5、电子云模型
针对训练
1 道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包 含有下述论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的 原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。 从现代的观点看，你认为这3个论点中，不确切的是（ ） A．只有③ B．只有①，③ C．只有②③ D．有①②③
1、电子层 n
取值： n =1，2，3，4，5……；
物理意义： n值的大小表示电子的能量高低。 n值越 大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的能量也越高。 对于n =1，2，3，…分别称为第第一能层，第二能层，第 三能层…
n
对应电子层 符号
1
第一层
2
第二层
3
第三层
4
第四层
5
第五层
· · ·
· · ·
一、知识与技能 1、了解人类对原子结构的认识历史。 2、了解原子核外电子的运动状况、能级分布、原子结构构 造原理、及基态原子与激发态原子的能量状况。 3、掌握核外电子排布规律以及表示方法。 二、过程与方法 运用模型化的思想方法将抽象的概念形象化；用演绎、归纳等 多种逻辑思维方法培养学生的分析问题解决问题的能力。 三、情感、态度和价值观 通过本节课的复习，进一步感受和体会科学家进行研究和认识 物质的科学方法，培养科学的思维方式，激发学生探究未知世 界的兴趣和勇气。
d 能 级 的 原 子 轨 道
核外电子的运动状态
n 电子层 轨道 轨道数 可容纳 电子数 1 第一 1s 1条 2 第二 2s 2p 4条 3 第三 3s 3p 3d 9条 4 第四 4s 4p 4d 4f 16条 n … … n2
量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件高二化学选择性必修
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 原子轨道示意图：
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道。
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道。
用方框表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。钠三、基态子的核外电子排布构造原理
为了使整个原子体系的能量最低，随着原子 序数的递增，基态原子的"外层电子"按照箭头的 方向依次排布在各原子轨道上∶ 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、 5p、 6s……
电子填满了一个能级，开始填入下一个能级。
三、基态原子的核外电子排布
写出Mn元素（25号）基态原子的电子排布式和轨道表示式。
1s22s22p63s23p63d54s2
电子按构造原理顺序在原子轨道上排布，但书写电子排布式 或轨道表示式时，应按电子层数由小到大的顺序书写。
排布顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 书写顺序：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
三、基态原子的核外电子排布
K2 2
1s
Na
L 8 2 222
2s
2p
M1 1
3s
3p
原则二：泡利不相容原理
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个 电子的自旋状态不同。
3d
↑↑
He ↑↓
(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
核外电子运动状态的描述_图文
概率（W）= 概率密度 体积（V） 这种关系相当于质量，密度和
体积三者之间的关系。
量子力学理论证明，| |2 的
物理意义是电子在空间某点的概 率密度，于是有
W = | |2 V
W = | |2 V
当空间某区域中概率密度一 致时，我们可用乘法按公式求得 电子在该空间区域中的概率。
对于 H 原子 n = 1 E = － 13.6 eV
n = 2 E = － 3.40 eV ……
E = －13.6 eV Z 2 n2
n E=0 即自由电子，其能量最大， 为 0。
E = －13.6 eV Z 2 n2
主量子数 n 只能取 1，2，3，4 ……等正整数，故能量只有不连续的 几种取值，即能量是量子化的。
例如 n = 4 时，l 有 4 种取 值，就是说核外第 4 层有 4 种形 状不同的原子轨道：
l = 0 表示 4s 轨道，球形
l = 0 表示 4s 轨道，球形 l = 1 表示 4p 轨道，哑铃形 l = 2 表示 4d 轨道，花瓣形 l = 3 表示 4f 轨道，
由此可知，在第 4 层上，共有 4 种不同形状的轨道。
E = －13.6 eV Z 2 n2
E = －13.6 eV Z 2 n2
E 电子能量，Z 原子序数， eV 电子伏特，能量单位， 1 eV = 1.602 10－19 J
E = －13.6 eV Z 2 n2
n 的数值大，电子距离原 子核远， 且具有较高的能量。
E = －13.6 eV Z 2 n2
2 O
cos
=
OA′
OA
h
2
cos =
h 2 2
所以 = 45°
体积三者之间的关系。
量子力学理论证明，| |2 的
物理意义是电子在空间某点的概 率密度，于是有
W = | |2 V
W = | |2 V
当空间某区域中概率密度一 致时，我们可用乘法按公式求得 电子在该空间区域中的概率。
对于 H 原子 n = 1 E = － 13.6 eV
n = 2 E = － 3.40 eV ……
E = －13.6 eV Z 2 n2
n E=0 即自由电子，其能量最大， 为 0。
E = －13.6 eV Z 2 n2
主量子数 n 只能取 1，2，3，4 ……等正整数，故能量只有不连续的 几种取值，即能量是量子化的。
例如 n = 4 时，l 有 4 种取 值，就是说核外第 4 层有 4 种形 状不同的原子轨道：
l = 0 表示 4s 轨道，球形
l = 0 表示 4s 轨道，球形 l = 1 表示 4p 轨道，哑铃形 l = 2 表示 4d 轨道，花瓣形 l = 3 表示 4f 轨道，
由此可知，在第 4 层上，共有 4 种不同形状的轨道。
E = －13.6 eV Z 2 n2
E = －13.6 eV Z 2 n2
E 电子能量，Z 原子序数， eV 电子伏特，能量单位， 1 eV = 1.602 10－19 J
E = －13.6 eV Z 2 n2
n 的数值大，电子距离原 子核远， 且具有较高的能量。
E = －13.6 eV Z 2 n2
2 O
cos
=
OA′
OA
h
2
cos =
h 2 2
所以 = 45°
01原子核外电子运动状态ppt
l 的取值
0
1
２３
轨道亚层符号 s
p
d
f g ···
轨道形状 球形 纺锤形 花瓣型 ··· ··· ···
n 电子层
原子轨道
1 第一
1s
2 第二 2s 2p
3 第三 3s 3p 3d
4 第四 4s 4p 4d 4f
角量子数l (angular momentum quantum number)
s 轨道 球形
p 轨道 哑铃形
d 轨 道 有 两 种 形 状
核外电子的运动状态
3、磁量子数m： 轨道伸展方向 物理意义：表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。
▪ 同一亚层内能量相等、空间伸展方向不同的轨道 即简并轨道
m可取 0，±1, ±2……±l ； 其数目 = 2 l +1（简并轨道的数目） 例： l = 1 时，m可取0，±1, 表示有3个
第一章 原子结构与元素周期律
Atomic Structure and Periodic Table of Elements
第一节 原子核外 电子运动状态(一般理解) 第二节 原子核外 电子排布规律(重点掌握) 第三节 元素周期律(重点掌握)
原子是电中性的！
质量数 原子核 质子（+） Z个
X 原 A
电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想 象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所以， 人们形象地把它叫做“电子云”
原子轨道与波函数
概率密度与电子云 概率密度 Ψ 2---电子在空间单位体积内出现的几率
电子云---用小黑点形象地表示电子在空间单位 体积内出现的概率密度分布情况所得 到的图象。
电子云是电子出现概率密度的形象化描述。
(全)原子核外电子运动状态PPT资料
1926年，薛定谔提出了波动力学(量子力学)概念，在 此基础上建立了现代原子结构模型。核外电子运动状 态用波函数描述，即电子云模型。
一、原子核外电子的运动状态
练习1：写出19号元素、35号元素的原 子结构示意图
练习2：写出Mg、N、Cl、O2、NH3 的电子式
1、能层—电子层〔energy shell）
即n2
（5〕每个轨道最多容纳2个电子。
（6〕每个能层最多容纳电子数： 2 n 2
4、电子的自旋：
原子核外电子除绕原子核高速运动外，还像地 球一样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的 方向---顺时针方向和逆时针方向
总结：原子核外没有运动状态完全相同 的两个电子。
例、钠原子核外电子运动状态有几种？ 氯离子核外电子运动状态有几种？
子结构示意图
（2〕能级的表示：s 、p 、d 、f、 核原外子电 核子外运电动子状除态绕用原波子函核数高描速述运，动即外电，子还云像模地型球。一样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的方向---顺时针方向和逆时针方向
一的、电原 子子式核外电子的运动状态 原核子外核 电外子电运子动除状绕态原用子波核函高数速描运述动，外即，电还子像云地模球型一。样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的方向---顺时针方向和逆时针方向 （总5结〕：每原个子轨核道外最没多有容运纳动2状个态电完子全。相同的两个电子。 （N层2〕：各有能4个级能原级子4轨s、道4形p、状4及d伸、展4f 方向：
K层：只有1个能级1s 练匀习称1地：分写布出在1一9号些元同素心、环3上5号，元他素引的入原量子化条件，成功地解释了氢原子光谱。
子（结6〕构每示个意能图层最多容纳电子数： 2 n 2 1为9了13描年述，电玻子尔云综的合形了状普人朗们克把的电量子子出理现论概，率爱约因为斯9坦0％的的光空子间理圈论起和来卢，瑟得福到的电原子子云模的型轮，廓提图出，了人新们的把原电子子模云型的：轮在廓原图子称核为的原周子围轨，道电。子被 匀核称外地 电分子布运在动一状些态同用心波环函上数，描他述引，入即量电子化云条模件型，。成功地解释了氢原子光谱。
一、原子核外电子的运动状态
练习1：写出19号元素、35号元素的原 子结构示意图
练习2：写出Mg、N、Cl、O2、NH3 的电子式
1、能层—电子层〔energy shell）
即n2
（5〕每个轨道最多容纳2个电子。
（6〕每个能层最多容纳电子数： 2 n 2
4、电子的自旋：
原子核外电子除绕原子核高速运动外，还像地 球一样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的 方向---顺时针方向和逆时针方向
总结：原子核外没有运动状态完全相同 的两个电子。
例、钠原子核外电子运动状态有几种？ 氯离子核外电子运动状态有几种？
子结构示意图
（2〕能级的表示：s 、p 、d 、f、 核原外子电 核子外运电动子状除态绕用原波子函核数高描速述运，动即外电，子还云像模地型球。一样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的方向---顺时针方向和逆时针方向
一的、电原 子子式核外电子的运动状态 原核子外核 电外子电运子动除状绕态原用子波核函高数速描运述动，外即，电还子像云地模球型一。样绕自己 的轴自转，自转只有两种相反的方向---顺时针方向和逆时针方向 （总5结〕：每原个子轨核道外最没多有容运纳动2状个态电完子全。相同的两个电子。 （N层2〕：各有能4个级能原级子4轨s、道4形p、状4及d伸、展4f 方向：
K层：只有1个能级1s 练匀习称1地：分写布出在1一9号些元同素心、环3上5号，元他素引的入原量子化条件，成功地解释了氢原子光谱。
子（结6〕构每示个意能图层最多容纳电子数： 2 n 2 1为9了13描年述，电玻子尔云综的合形了状普人朗们克把的电量子子出理现论概，率爱约因为斯9坦0％的的光空子间理圈论起和来卢，瑟得福到的电原子子云模的型轮，廓提图出，了人新们的把原电子子模云型的：轮在廓原图子称核为的原周子围轨，道电。子被 匀核称外地 电分子布运在动一状些态同用心波环函上数，描他述引，入即量电子化云条模件型，。成功地解释了氢原子光谱。
学节量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件x
2
电子云可以用来表示电子在原子核外的三维空 间中的概率分布。
3
电子云通常采用球坐标系来表示，其中r表示径 向距离，θ和φ表示角度。
四个量子数
主量子数
描述电子所在的能级，它对应于原 子中的电子层。
角动量量子数
描述电子的角动量，它对应于原子 中的电子亚层。
自旋量子数
描述电子的自旋状态，它对应于原 子中的磁量子数。
量子态与波函数
量子态是量子力学中的一个基本概念，它描述了微 观粒子所处的状态。
波函数是量子态的数学表示，它可以描述微观粒子 的空间分布、自旋、能量等性质。
量子态与波函数之间存在一一对应关系，它们是 量子力学中描述微观粒子状态的两个核心概念。
05
量子力学在原子核外电子运动状态中 的应用
化学键合与分子构型
02
薛定谔方程可以求解出电子的波函数，进而得到电子的运动状
态。
薛定谔方程是一个非相对论方程，因此不能描述高速运动的电
03
子。
波函数
波函数是量子力学中的一个重要概念，它描述 了原子核外电子的波动性质。
波函数可以表示电子在空间中的概率分布，即 电子在某个位置出现的概率。
波函数具有周期性和对称性，这些性质可以解 释电子的化学性质和原子间的相互作用。
《学节量子力学对原子核外 电子运动状态的描述课件x》
xx年xx月xx日
目录
• 量云的状态 • 量子力学对原子核外电子运动状态的描述 • 量子力学在原子核外电子运动状态中的应用 • 总结与展望
01
量子力学基础
经典力学与量子力学的区别
1 2 3
描述方式的差异
s电子云是球形对称的，其符号为1s。
p电子云
2024-2025学年高中化学第1章：量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件鲁科届选择性必修2
[对点训练1] 下列关于能级说法正确的是( C ) A.所有电子层都包含p能级 B.s能级的能量一定比p能级的低 C.2p能级的能量比3p能级的低 D.2p、3p、4p能级的轨道数不同
解析 K层只有s能级,A错;ns能级能量比(n-1)p能级的高,B错;能级能量 2p<3p<4p,C对;各电子层的p能级都有3个轨道,D错。
重难突破•能力素养全提升
探究角度1 电子层与能级 例1 下列各电子层不包含d能级的是( A ) A.L B.M C.N D.O 解析 从第三电子层开始,出现d能级,K层只有s能级,L层只有s、p能级,都不 包含d能级,答案选A。
思路剖析 (1)电子层序数=能级数 (2)K、L、M、N、O、P、Q分别表示n=1、2、3、4、5、6、7的电子层。 (3)每一电子层都从能级s开始,但不是每一电子层都含有s、p、d、f等能级。
没有运动状态完全相同的两个电子 名师点拨 电子层,或称电子层壳,是原子物理学中,一组拥有相同主量子数n的原子轨 道。 特别提醒 电子层,又称能层,由于能层序数等于该能层上的能级数,如K层只有s能级, 因此并不是所有的能层上都有s、p、d、f能级。
深度思考 电子层序数与能级数的关系是怎样的? 提示 能级数等于电子层序数,如当n=3时,有3个能级,分别用符号s、p、d表 示。 概念辨析 电子层、能级之间的关系 能级数等于该电子层的序数;电子层与能级类似楼层与阶梯之间的关系,在 每一个电子层中,能级符号顺序是ns、np、nd、nf……
思维建模 相同能级能量关系1s<2s<3s<4s<…… 不同能级能量关系ns<np<nd<nf
探究角度2 电子层与能级的电子排布
例2 原子中的某一电子层,最多能容纳的电子数大于32,该电子层可能是
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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
原子轨道能量顺序图
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
一、原子核外电子运动的特征：
1、核外电子的特征：
（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）
不遵循宏观物体的运动规律
2、电子运动的特征： 无确定的轨迹；不能准确地测定 电子在某一时刻所处的位置和运动 速度；也不能描画出它的轨迹。
采用统计的方法来描述电子在原子 核外空间某一区域出现的机会。 电子在原子核外空间出现的机会是 有规律的。
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
A、2 B、4 C√、 8 D、10
【练习】
1、有下列四种轨道：①2s②2p③3p④4d，其
中能量最高的是（ D）
A. 2s B.2p C.3p D.4d
• 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。
巩固练习
1、关于“电子云”的描述中，正确的是BD
A、一个小黑点表示一个电子
B、一个小黑点代表电子在此出现过
C、电子云是带正电的云雾
D、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
• n,l,m 表明了:
• (1)轨道能量高低(电子层的数目, 电 子距离核的远近);
(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.
4. 自旋量子数ms
意义：表示电子自旋方向
通常用“↑”和“↓”表示。 所以, 描述一个电子的运动状态,
规律: 每层的能级数值（亚层数）=电子层数
3.伸展方向（磁量子数m）
• 意义: 决定原子轨道在空间的伸展方向(轨道的数目)
①s轨道是球形对称的，所以只有1个轨道；
②p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； ③d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） ；
要用四个量子数: n, l, m 和 ms.
原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。
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。
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。 记作3s，3p，3d。
第一节 原子结构模型
原子结构
原子
A Z
X
原子核 质子（Z）
中子（N＝A - Z） 核外电子（Z）
核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数
质量数=质子数+ 中子数 （A=Z+N）
+d
X a C+ a、b、c、d、e各代表什么？
be
a——代表质量数； b——代表质子数； c——代表离子所带得电荷； d——代表化合价 e ——代表原子个数
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
基态原子的核外电子排布 (基态原子是处于能量最低状态下的原子)
3、电子云：
好像带 负电荷 的云雾 笼罩在 原子核 周围形 象的称 为电子 云
电子云演示
（1）电子云的概念： 电子在原子核外空间一定范围内出现，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。
（2）小黑点的含义：
并非表示电子,而是表示电子在此空间出现过 （3）小黑点疏密的含义: 电子出现的机会
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。
电子层
1 2
原子轨 道类型
1s 2s，2p
3 3s，3p，3d
4
4s，4p， 4d，4f
n
—
原子轨道 数目 1 4
9
16
n2
可容纳的 电子数目
2 8 18
32
2n2
（5）各原子轨道的能量高低：
基态原子的核外电子排布三大原则
能量最低原则： 核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成稳
定结构。 泡利不相容原理： 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个
电子的自旋方向必须相反。 洪特规则： 对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应
尽可能的分占不同的轨道并且自旋方向相同。
四个量子数
1、电子层（主量子数n）：
分层依据：
电子的能量差异和主要运动区域离 核远近的不同。
电子层序数 1 23ຫໍສະໝຸດ （n）456
7
符号
KL
M
N
O
P
Q
离核越来越远，能量越来越高
2. 亚层（角量子数l，能级）
• 符号： S，P，d，f • 意义：（1）确定原子轨道形状
（2）和电子层n共同决定原子
中电子的能量大小（确定能级）