(化学课件)原子核外电子的运动状态
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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
高中化学 11.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件 鲁科版选修3
钠原子的部分光谱 为什么在通常条件下,钠原子中的处于n=4的电子跃迁到n=3的状 态时,在高分辨光谱仪上看到的不是一条谱线,而是两条谱线?
探究一
探究二
即时检测
问题引导
名师精讲
提示：原子的线状光谱产生于原子核外的电子在不同的、能量 量子化的轨道之间的跃迁。多电子原子光谱中原有的谱线之所以 能分裂为多条谱线,可能是量子数n标记的核外电子运动状态包含 多个能量不同的“轨道”,电子在不同能量的“轨道”之间跃迁时 产生的谱线就会增多。
1
2
(3)磁量子数m:在没有外磁场时,量子数n、l相同的状态的能量是 相同的;有外磁场时,这些状态的能量就不同,我们用磁量子数m来 标记这些状态,对于确定的l,m值可取0,±1,±2,…,±l,共(2l+1)个值。 磁量子数用来描述核外电子的空间运动方向。 自主思考3.引入磁量子数m解决了什么问题? 提示：引入磁量子数m解决了在外磁场的作用下,某一特定跃迁 原来产生的一条谱线都可能分裂为多条的问题。 (4)自旋磁量子数ms:高分辨光谱实验事实揭示核外电子还存在着 一种奇特的量子化运动,人们称其为自旋运动。人们用自旋磁量子 数ms来标记电子的自旋运动状态,处于同一原子轨道上的电子自旋 运动状态只能有两种,分别用“↑”和“↓”来表示。
探究一
探究二
即时检测
问题引导
名师精讲
主量子数 电子层 符号 能级符号 能级中 轨道数 电子层中 轨道数 电子运动 状态种数
1 K
2 L 2p 3
3 M
4 N 4p 4d 4f 3 5 7
… … … … … …
n
1s 2s 1 1 2 1 4 8
3s 3p 3d 4s 1 9 18 3 5 1 16 32
高中化学教学课件教学设计——量子力学对原子核外电子运动状态的描述
在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低
存在如下规律：
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低： ns<np<nd
(2)不同电子层上形状相同的原子轨道能量的高低：
1s<2s<3s
2p<3p<4p
(3)相同电子层上 形状相同的原子轨道能量的高低：
2px＝2py＝2pz
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
化学 · 选择性必修 2
1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
【复习回顾1】人类对原子结构的认识历史：
德谟克利特：朴素原子观 道尔顿：实心球 原子学说 汤姆生：“葡萄干布丁” 模型 卢瑟福：核式原子模型 玻尔：电子分层排布原子模型
现代量子力学模型
氢原子的线状光谱 太阳光的连续光谱
[联想·质疑]
1K 2L
3M
4N
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
电子层数n 能级（亚层）
取值 符号 数量 种类
1 K1
s
s
2 L2
p
s
3 M3
p
d
s
p
4 N4
d
f
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述
1．核外电子运动状态的描述
(1)电子层(n)
(2)能级
（空间的伸展取向）
(3)原子轨道：原子中单个电子的 空间运动 状态。
能能 准级确描述层
量子力学 核外电子运动 图形 描述 状态的描述 描述
电子云轮廓图
ns 球形 np 哑铃形
原子轨道空 间分布状态
nd
二、量子力学对原子核外单个电子运动状态的描述 练习
1、在多电子原子中，决定轨道能量的是( B ) A．电子层 B．电子层和能级 C．电子层、能级和原子轨道空间分布 D．原子轨道空间分布和电子自旋方向
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 ↑↓
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
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。
高二化学《物质结构与性质》精品课件3：1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
[答案] D
[例4] [双选题]下列关于电子云示意图的叙述正确的是( ) A．电子云表示电子的运动轨迹 B．黑点的多少表示电子个数的多少 C．处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小 D．处在2pz轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现
[解析] 电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的 概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运 动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中 将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为 是电子。 [答案] CD
(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体 积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道 的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。
典例剖析
一 电子运动状态与四个量子数
[例1] 下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，正
确的是
()
A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越
(3)磁量子数m： 在外磁场作用下，对 能量 相同的一个能级l而言，电子 的运动状态共有 (2l＋1) 个。在外磁场中，原来光谱中一条 谱线会分裂为 多 条谱线。 (4)自旋磁量子数ms： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分 别用符号“ ↑ 和”“ ↓ ”标记。
归纳总结
(1)每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m 共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的 状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子 运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。
(4)s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的 原子轨道，d能级中有5个能量相同的原子轨道。第n层的s轨 道记作ns，第n层的3个p轨道分别记作npx、npy、npz。
[例4] [双选题]下列关于电子云示意图的叙述正确的是( ) A．电子云表示电子的运动轨迹 B．黑点的多少表示电子个数的多少 C．处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分别呈球形 对称，而且电子在原子核附近出现的概率大，离核 越远电子出现的概率越小 D．处在2pz轨道的电子主要在xOy平面的上、下方出现
[解析] 电子云示意图中的小黑点是电子在原子核外出现的 概率大小的形象描述，并不具体指电子。如A项中电子的运 动轨迹无法确定，错把电子云作为电子的运动轨迹；B项中 将电子式与电子云混淆或抽象思维欠缺，错把小黑点认为 是电子。 [答案] CD
(4)s能级的电子云图呈球形对称，而且离核越近，单位体 积内电子出现的概率越大，电子云越密集；p能级的原子轨道 的电子云呈哑铃形，在空间的分布分别沿x、y、z方向。
典例剖析
一 电子运动状态与四个量子数
[例1] 下列有关n、l、m、ms四个量子数的说法中，正
确的是
()
A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越
(3)磁量子数m： 在外磁场作用下，对 能量 相同的一个能级l而言，电子 的运动状态共有 (2l＋1) 个。在外磁场中，原来光谱中一条 谱线会分裂为 多 条谱线。 (4)自旋磁量子数ms： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分 别用符号“ ↑ 和”“ ↓ ”标记。
归纳总结
(1)每个原子轨道须由三个只能取整数的量子数n、l、m 共同描述。电子除做轨道运动外，还做自旋运动，其自旋的 状态由自旋磁量子数描述，因此要完整地描述一个核外电子 运动状态需要四个量子数n、l、m、ms。
(4)s能级中有1个原子轨道，p能级中有3个能量相同的 原子轨道，d能级中有5个能量相同的原子轨道。第n层的s轨 道记作ns，第n层的3个p轨道分别记作npx、npy、npz。
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。
物质结构基础知识—原子核外电子运动状态
E
n2
J
•n愈大，电子离核平均距离愈远，能量愈高。
无机及分析化学
2. 角量子数 l
原子核外电子的运动状态
l = 0，1，2，3, 4……,(n－1)；对应着 s, g…... 电子亚层，l 受 n 的限制：
n=1，l=0；1s亚层。
p, d, f,
n=2，l=0,1；2s, 2p亚层。
n=3，l=0,1,2；3s, 3p, 3d亚层。
n=4，l=0,1,2,3；4s, 4p, 4d,4f亚层。
……
无机及分析化学
3. 磁量子数m
原子核外电子的运动状态
m = 0，±1, ±2， ±3 ……±l ；m决定原子轨道在核外的空间取向。
l=0， பைடு நூலகம் =0，s轨道为球形，只一个取向； l=1， m =0,±1，代表pz , px和py3个轨道； l=2， m =0,±1, ±2， 代表d亚层有5个取向的轨道：
数字表示曲 面上的概率密度。
1s电子云的 界面图。
界面内电子 的概率＞90%。
无机及分析化学
1. 主量子数 n n =1, 2, 3, 4, 5, 6…… 正整数
原子核外电子的运动状态
对应 K, L, M, N, O, P…… 电子层
•与电子能量有关，对于氢原子而言，电子能量唯一决定于n。
2.179 10 18
无机及分析化学
目
录
Contents
1 2 3
原子核外电子的运动状态 概率密度与电子云 四个量子数 原子状态
无机及分析化学
概率密度与电子云
：2 原子核外电子出
现的概率密度。
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。
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
高中化学鲁科版选修3课件1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述
探究一
探究二
●名师精讲●
核外电子运动状态的描述 1.电子层:在含有多个核外电子的原子中,电子的能量往往是不同的。人 们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同,认为核外电子分别处于不 同的电子层(或能层)上。原子中由里向外的电子层数 n 可取 1,2,3,4,5 等正 整数,对应的电子层符号分别为 K,L,M,N,O 等,能量依次升高。 2.能级:处于同一电子层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能 级,并用 s,p,d,f 等符号表示。每一电子层的能级数等于该层的层数(n):第一 层只有 1 个能级(1s),第二层有 2 个能级(2s 和 2p),第三层有 3 个能级 (3s,3p,3d),依次类推。
出电子在什么地方出现的概率大、什么地方出现的概率小,并用点的密度大 小表示电子在某处出现机会的多少,所得的图形称之为电子云。
探究一
探究二
●名师精讲●
核外电子运动的一种统计性描述——电子云 将电子出现的概率约为 90%的空间圈出来,制作电子云的轮廓图,便可 描绘电子云的形状。s 电子云的轮廓图是球形,p 电子云的轮廓图是纺锤形。 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,ns、np、nd、nf 能级分别有 1、3、5、7 个原子轨道。每个 p 能级有 3 个相互垂直的原子轨道,分别标记为 npx、npy、npz,同一能层中的原子轨道 能量相同。
动电子云图像或概率分布呈球形对称,其剖面图是个圆。而 p 电子云图像或 概率分布呈纺锤形,其剖面图是“∞”形。(2)不正确,因为 n=1,l=0,只有一个 1s 原子轨道。应改为主量子数为 1 时,在 1s 原子轨道中可能有两个自旋相反
的电子。(3)不正确,因为 n=3 时,l 只能取 0、1、2,所以没有 3f。另外 3s、 3p、3d 的电子云形状不同,3p 有三种空间取向不同的运动状态,有 3 个原子 轨道,3d 有五种空间取向,有 5 个原子轨道。因此应改为:主量子数为 3 时, 有 9 个原子轨道。
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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
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：每个电子亚层最多只能排布两个自旋相反的电子。
小结：各电子层包含的电子亚层数目和可容纳的电子数
小结：
电子的运动状态
（电子层、电子亚层、轨道、电子自旋）
T:他们分别描述了电子哪方面的运动状态？
电 子 层：描述电子云与原子核的距离
电子亚层：描述电子云形状。 和电子层一起决定电子的能量
轨 道：描述电子云的伸展方向。 电子自旋：描述电子的自旋有两种方向。
（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？
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，
d轨道有5个伸展方向，即5个轨道 f轨道有7个伸展方向，即7个轨道
3、电子云的伸展方向：
为了方便，我们把在一定电子层上具有一定形状和
一定伸展方向的电子云所占据的空间称为轨道。
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
_
1
1个
2
2
(1+3)
4个
8
3
(1+3+5)
9个
18
4
(1+3+5+7)
16个
32
n
n2
2n2
小结：
当我们说明一个电子的运动状态时，必须从 电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子 的自旋状态四个方面来描述它。其中，电子的能 量是由其所处的电子层和电子亚层共同决定，而 轨道是由电子层、电子亚层和电子云的伸展方向 共同决定。
这种能量不同的运动区域就是电子层。
K LM N OP
低
高
近
远
2、电子亚层：——物理意义：表示电子云的形状
研究发现，同一个电子层内的电子的能量也 有差异。即同一电子层又可分成一个或几个电子 亚层。
电子亚层的依次分别用：S、P、 d、f等符号 来表示。
电子云轮廓图
（1）s轨道的形状——球形
（2）p轨道的形状——纺锤形（哑铃形）
§1.1.2 原子核外电子的运动特征
1、根据课本 2、回顾原子核外电子的运动特征。
宏观、微观运动的不同
二、原子核外电子运动状态
（一）原子核外电子运动的特点 1、质量极小 （仅为9。1095×10-31 Kg）. 2、运动速度极快 （约为光速即3×108 m/s）. 3、运动空间极小（运动空间的直径约为0。1nm). 4、带负电，以及 没有确定的运动轨迹等。
科学上应用统计的原理，以每一个电子在 原子核外空间某处出现机会的多少，来描述原子 核外电子运动的规律。
（二）、电子云
用“电子云”描述。电 子在原子核外空间一定范 围内出现，好像一团带负 电荷的云雾笼罩在原子核 周围，形象地称为电子云。
（氢原子电子云的剖面示意图） 电子云实际上是一种用统计的方法对原子核外 电子出现机会多少的形象化表示。
小结：电子亚层的类型和形状
小结：电子亚层的表示方法
结论：各电子层所包含的电子亚层的种类数等于
电子层序数，即第n层就有n种电子亚层。
同层中能量 ns<np<nd<nf
核外电子的能量由所处的电子层和电子亚层共同决定
三、电子亚层的伸展方向 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电子亚层的数目。每 个电子亚层最多可以容纳2个电子。