第一章 第一节 第2课时

第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道

[学习目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。

一、能量最低原理、原子的基态与激发态、光谱

1.能量最低原理

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

2.基态原子与激发态原子

(1)基态原子：处于最低能量的原子。

(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

(3)基态、激发态相互间转化的能量变化

激发态原子。

基态原子吸收能量

释放能量，主要形式为光

3.光谱

(1)光谱的成因及分类

(2)光谱分析：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。

关于电子跃迁的注意事项

(1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。

(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。

(3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。

例1(2019·银川市育才中学月考)下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是()

①Be：1s22s12p1②O：1s22s22p4③He：1s12s1④Cl：1s22s22p63s23p5

A.①②

B.②③

C.①③

D.②④

【考点】原子的基态与激发态、光谱

【题点】原子的基态与激发态的判断与比较

答案D

解析①Be：1s22s12p1是激发态，2s能量低于2p，故错误；②O：1s22s22p4符合能量最低原理，故正确；③He：1s12s1是激发态，1s能量低于2s，故错误；④Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故正确。

例2对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()

A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量

B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线

C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质

D.在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应

【考点】原子的基态与激发态、光谱

【题点】电子跃迁与光谱

答案A

解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。

二、电子云与原子轨道

1.原子核外电子的运动特点

(1)电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，带负电荷。

(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。

(3)电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108 m·s－1)。

2.电子云

(1)电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。

(2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。

3.原子轨道

(1)概念：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。

(2)形状

①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

(3)各能级所含有原子轨道数目

能级符号n s n p n d n f

轨道数目1357

(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如：

(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以p x、p y、p z表示。

在同一能层中p x、p y、p z的能量相同。

(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。

例3(2019·资阳高二检测)下列关于电子云的说法中，正确的是()

A.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹

B.电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小

C.电子云界面图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多

D.钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同

【考点】电子云与原子轨道

【题点】电子云

答案B

解析电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A错误，B正确；电子云界面图中的小黑点越密表示电子在核外空间出现的机会越多，C错误；钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。

例4下列各能级中原子轨道数最多的是()

A.7s

B.6p

C.5d

D.4f

【考点】电子云与原子轨道

【题点】原子轨道

答案D

解析n s能级有1个原子轨道，n p能级有3个原子轨道，n d能级有5个原子轨道，n f能级有7个原子轨道。

例5下列说法正确的是()

A.因为p轨道是“8”字形，所以p电子是“8”字形

B.能层数为3时，有3s、3p、3d 9个轨道

C.氢原子中只有1个电子，故氢原子核外只有1个轨道

D.电子云图即是电子云轮廓图，都是用来形象描述电子运动状态的

【考点】电子云与原子轨道

【题点】电子云与原子轨道的综合

答案B

解析p轨道呈哑铃形，是指电子出现概率高的区域，而不是电子的形状，A项错误；能层数为3时，有3s、3p、3d 3个能级，共有9个轨道，B项正确；氢原子中确实只有1个电子，