第2课时、四个量子数1

层 有多少个不同的能级．
练习:找出1下1列s 条件下能级的数目,并写出2 其2能s 级2p的符号
A. n=1 3 3s 3p 3d
B. n=2 4 4s 4p 4d 4f
C. n=3 规律: 每层的能级数值D=.电n子=4层数
三、电子云和原子轨道
1、电子运动的特点：质量极小，运动空间极 小，极高速运动。 2、无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 3、不能同时测定电子在某一刻所在的位置和运
每个原子轨道最多有几个电子? 每个电子层最多有多少个电子?
2、量子数和原子轨道的关系
n
l
原子轨道
ms
取值 符号 取值 符号
符号
取值
1
K
0
s
0
s
2
L
1
p
1s 2s 2px 2py 2pz
±1/2 ±1/2 ±1/2
0
s
1
p
3M
2
d
3s 3px 3py 3pz
3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2
（3）只有当电子从一个轨道（能量为Ei） 跃迁到另一个轨道（能量为Ej）时，才会 辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量 以光的形式表现并被记录下来，就形成了 光谱。
[追根寻源] 试用玻尔理论来介绍为什么氢原子
光谱是线状光谱？
[身边的化学] 了解“霓虹灯为什么能
够发出五颜六色的光？”
电子在发生跃迁时辐射或吸收 能量是量子化的，对霓虹灯而言， 灯管中装载的气体不同பைடு நூலகம்在高电 压的激发下发出的光的颜色就不 同。
练习:找出下列条件下原子轨道的数目 A.n=1 1 1s
B. n=2 4
2s：1 2p ： 3
C. n=3 9 3s ： 1 3p ： 3 3d ： 5
规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2)
（4）自旋量子数ms: 描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态
(简称为电子自旋状态). 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种. 分别用符号↑、 ↓表示). 注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远. 练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均 不相同.试推断:
练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是 A. M层 B . K层 C . N层 D . L层
（2）角量子数l :电子亚层（能级）
描述(电子云)原子轨道的形状．
l取值为 0，１，２，３… (n-1)．共n个数值．
符号为 s， p， d， f 等．
若电子的n、 l 相同，则电子的能量相同．
在一个电子层中，l 的取值有多少个，表示电子
[联想·质疑]波尔只引 入一个量子数n,能比 较好地解释了氢原子 线状光谱产生的原因； 但复杂的光谱解释不 了。
实验事实:
在钠原子中
电子跃迁
n=4
n=3
在氢原子中
电子跃迁
n=2
n=1
也得到两条靠得很近的谱线…
原子轨道与四个量子数 （１）原子光谱带来的疑问？ ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线． ②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠
得非常近的谱线．
③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线．
这些问题用玻尔的原子模型无法解释． 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述． 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.
每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、
l 、m共同描述.
1、原子轨道与四个量子数
（1）主量子数n: 描述电子离核的远近． n取值为正整数１，２，３，４，５，６… 对应符号为 Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ… n 所表示的运动状态称为电子层（能层）
2.汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么?
电子
【小结】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：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
2、在卢瑟福的原子结构模型的基础上提 出玻尔(Bohr)的原子结构模型 （玻尔理 论的三个假设）。
画出下列原子的原子结构示意图 O、Na、Al、Ar
【巩固练习】 1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作
用。他的学说中包含有下述三个论点： ①原子是不能再分的粒子；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。从现代的观点来
看，你认为这三个论点中不确切的是 D
A．只有③ B．只有①③ C．只有②③ D．①②③
动速度。
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。统计出 __它__在__原__子__核__外__各__处__出__现__的__概__率_____.
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
2s < 2p 3s < 3p < 3d
3、主量子数、轨道形状相同但空间伸展方向不
相同的不同轨道：2=px
=2py
2 pz
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
本节课的关键词:
原子轨道 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋磁量子数 ms 电子云
习题
1.下列各电子层，不包含d能级的是（ C、D ）。
A.N电子层 B. M电子层 C. L电子层 D. K电子层
2.下列能级中，轨道数为5的是（ C ）。 A.s能级 B.p能级 C.d能级
3.以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多 少轨道？（1）2s （2）2d （3）4p（4）5d
答：（1）2s存在，轨道数为1 （2）2d不能存在
2 、原子轨道 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成为 __原__子__轨__道____。
s能级的原子轨道图
S原子轨道是____球____形对称的， S能级 只有一个原子轨道；能层序数越大，原子轨 道的_半__径__越__大_。
P能级的原子轨道
P原子轨道是__纺__锤____形的，每个P能级 有 ___3____ 个 轨 道 ， 它 们 互 相 垂 直 ， 分 别 以 __P_x__、___P_y __、__P_z____为符号。P原子轨道 的 平 均 半 径 也 随 能 层 序 数 增 大 而 _增__大__ 。 在 同 一能层中P x,Py,PZ的能量相同。
（1） 原子中的电 子在具有确定半径 的圆周轨道上绕原 子核运动，并且不 辐射能量；
（2）不同轨道上运动的电子具有不同能 量，而且能量是量子化的，轨道能量依n 值（1、2、3、·····）的增大而升高，n称 为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1 的轨道是能量最低，称为基态，能量高于 基态的状态，称为激发态；
轨迹 可描述 （画图或函数描述）
不可确定
1 、电子云
形象化的描述电子在核 外空间单位体积内出现 概率大小的图形 说明: (1)电子云图中的每一个点 并不是表示一个电子.
(2)电子云图中单位体积内点越稠密（电子云密度 大）, 表示电子在单位体积内出现的概率越大:单 位体积内点越稀疏（电子云密度小）,表示电子在 那里在单位体积内出现的概率越小.
（3）4p存在，轨道数为3 （4）5d存在，轨道数为5 4.写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号。
（1）n=1，l = 1 2p （2）n=4，l = 0 4s （3）n=5，l = 2 5d
原子轨道能量比较
1、主量子数不同的同一类型的轨道:
1S < 2S < 3S < 4S
2、主量子数相同的不同轨道：
±1/2 ±1/2 ±1/2
知识小结:
原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态 描述原子轨道的量子数是:n、l、m. 描述电子运动的量子数是:n、l、m 、ms. n、l、m 、ms的取值与原子轨道数,可容纳的电子 数的关系. 每层的能级数（l数）=电子层数(n) 每层的轨道数=电子层数的平方(n2) 每层最多容纳的电子数为=2×电子层数的平方(2n2)
P
能
级
的
原
子
轨
道
P能级的原子轨道是纺锤形的, 每个P能级有3个原子轨道,它们
相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示.
（3）磁量子数m: 每一电子亚层的原子轨道数 描述磁场中原子轨道的能量状态 m可以取(2l +1)个数值. 如l =0, m只可以取1个值，对应谱线只有一条. 如l =1, m可以取3个值,对应的谱线有三条. 如l =2, m可以取5个值,对应的谱线有五条. n、 l 、m确定，原子轨道就确定了.