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专题2原子结构与元素的性质 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2.1.2 2.1.2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征1 1、根据课本、根据课本P11P11表表2-12-1的原子结构示意图的原子结构示意图回顾回顾原子核外电子的排布规律原子核外电子的排布规律。2 2、学习、学习原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征。原子核外电子的排布规律原子核外电子的排布规律 核外电子是分层排布的核外电子是分层排布的 不同电子层上的电子能量不同，离核越远，不同电子层上的电子能量不同，离核越远，能量越高能量越高 电子优先排布在能量最低的电子层里电子优先排布在能量最低的电子层里 每个电子层所能容纳的电子数最多为每个电子层所能容纳的电子数最多为2n2（n为电子层数）为电子层数）最外层电子数不超过最外层电子数不超过8个（个（K为最外层时为最外层时不超过不超过2个），个），次外层不超过次外层不超过18个，倒数第个，倒数第三层不超过三层不超过32个个o宏观物体与核外电子运动的比较宏观物体与核外电子运动的比较宏观物体宏观物体核外电子核外电子质量质量速度速度位移位移能量能量轨迹轨迹很大很大很小很小较小较小很大很大(接近光速接近光速)可测可测可测可测可描述可描述(画图或函数描述画图或函数描述)位移、能量位移、能量不可同时测定不可同时测定不可确定不可确定回顾总结：回顾总结：原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征2、只可用、只可用统计图示统计图示的方法描绘电子在核外空间出现的概率。的方法描绘电子在核外空间出现的概率。1、核外电子以极高的速度、在极小的空间里做永不停止的、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（运动。不遵循宏观物体的运动规律（不能测出不能测出在某一时刻在某一时刻的的位置、速度位置、速度，即，即不能描画出它的运动轨迹不能描画出它的运动轨迹）。）。该统计图示即该统计图示即电子云电子云好像带负电荷的云雾笼罩在原子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。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机会大小大小。离核近。离核近密密-出现机会多；离核远出现机会多；离核远疏疏-出现机会少。出现机会少。电子云图中的电子云图中的一个小黑点一个小黑点表示表示-电子电子出现的一次机会出现的一次机会。核外电子运动的特点：核外电子运动的特点：（1）电子分层排布的依据是什么？）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）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？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）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）？为电子层数）？电子层电子层原子轨道类型原子轨道类型原子轨道的伸展方向原子轨道的伸展方向电子自旋电子自旋描描述述原原子子核核外外电电子子运运动动特特征征的的参参数数一、电子层（又叫能层）一、电子层（又叫能层）o分层依据：电子能量的较大差别，以及电子运分层依据：电子能量的较大差别，以及电子运动的主要区域或离核远近的不同。动的主要区域或离核远近的不同。电子云电子云电子分层运动（排布）；电子分层运动（排布）；离核越远；能量越高。离核越远；能量越高。电子层序电子层序数（数（n）1234567符号符号KLMNOPQ能量逐渐增大能量逐渐增大 离核越来越远，能量越来越高离核越来越远，能量越来越高p同一电子层上的电子能量不一定相同；处在同一电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子层的电子，也可以在不同类型的原子轨道原子轨道上运动上运动 二、原子轨道类型（也叫电子亚层）二、原子轨道类型（也叫电子亚层）物理意义：表示电子云的形状物理意义：表示电子云的形状1、原子轨道（又叫能级）的类型：、原子轨道（又叫能级）的类型：轨道类型不同，轨道的形状也不同。人们用轨道类型不同，轨道的形状也不同。人们用s，p，d，f表示不同形状的轨道。表示不同形状的轨道。不同类型的原子轨道分别是什么不同类型的原子轨道分别是什么形状形状原子轨道形状原子轨道形状电子云轮廓图电子云轮廓图（1）s轨道的形状轨道的形状球形球形（2 2）p轨道的形状轨道的形状纺锤形（纺锤形（哑铃形）哑铃形）（3 3）d轨道的形状轨道的形状花瓣形花瓣形小结：原子轨道的类型和形状小结：原子轨道的类型和形状原子轨道类型原子轨道类型spdf原子轨道形状原子轨道形状球形球形纺锤形纺锤形 花瓣形花瓣形2、原子轨道的表示方法：、原子轨道的表示方法：第第1电子层：只有电子层：只有1种形状的轨道，即球形轨道，用种形状的轨道，即球形轨道，用s表示，表示，叫叫s轨道，记作轨道，记作1s。第第2电子层：有电子层：有2种形状的轨道，即球形和纺锤形。球形：种形状的轨道，即球形和纺锤形。球形：s轨道，记作轨道，记作2s；纺锤形：用；纺锤形：用p表示，叫表示，叫p轨道，记作轨道，记作2p。第第3电子层：电子层：有有3种形状的轨道，即球形、纺锤形和花瓣形。种形状的轨道，即球形、纺锤形和花瓣形。分别分别记作记作3s，3p，3d。第第4电子层：有电子层：有4种形状的轨道，分别记作种形状的轨道，分别记作4s，4p，4d，4f。第第5、6、7电子层依此类推。电子层依此类推。表示为表示为ns，np，nd，nf等。等。小结：原子轨道的表示方法小结：原子轨道的表示方法n1234电子层电子层第一第一第二第二第三第三第四第四原子轨道原子轨道1s2s 2p3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f原子轨道种类数原子轨道种类数1234结论：结论：各电子层所包含的原子轨道的种类数等于各电子层所包含的原子轨道的种类数等于电子层序数，即第电子层序数，即第n层就有层就有n种原子轨道。种原子轨道。2、下列电子层不包含、下列电子层不包含d轨道的是轨道的是 A、N层层 B、M层层 C、L层层 D、K层层1、在同一个原子中，离核越近、在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量越小的电子层能量 。3、理论研究证明，多电子原子中，同一电子层的电子，能、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，第三电子层有电子层有3种原子轨道分别为种原子轨道分别为 。越低越低3s、3p、3d三、原子轨道的伸展方向三、原子轨道的伸展方向o表示电子云在空间的伸展方向，与能量无关。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原子轨道的数目。每个原子轨道最多可以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容纳2个电子。个电子。s轨道是球形对称的，在空间只有一个伸展方向。轨道是球形对称的，在空间只有一个伸展方向。所以只有所以只有1个轨道，可容纳个轨道，可容纳2个个电子电子。S轨道的轨道的伸展方向伸展方向p轨道在空间有轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以个伸展方向，所以p轨道含轨道含3个轨个轨道：道：px、py、pz，可容纳，可容纳6个电子个电子.P轨道的伸展方向轨道的伸展方向d轨道有轨道有5个伸展方向，即个伸展方向，即5个轨道，可容纳个轨道，可容纳10个电子个电子。f轨道有轨道有7个伸展方向，即个伸展方向，即7个轨道，可容纳个轨道，可容纳14个电子。个电子。d轨道的伸展方向轨道的伸展方向小结：小结：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数电子层电子层 原子轨道类型原子轨道类型原子轨道原子轨道的种类数的种类数原子轨道原子轨道数目数目可容纳可容纳电子数电子数1234n1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f_1234n1个个(1+3)4个个(1+3+5)9个个(1+3+5+7)16个个n22818322n21、4d轨道中最多容纳电子数为轨道中最多容纳电子数为A、2 B、10 C、14 D、182、下列轨道含有轨道数目为、下列轨道含有轨道数目为3的是的是A、1s B、2p C、3p D、4d 3、第三电子层含有的轨道数为、第三电子层含有的轨道数为A、3 B、5 C、7 D、9 4、下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正确的是、下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正确的是()A、原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为、原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2 B、任一电子层的原子轨道总是从、任一电子层的原子轨道总是从s轨道开始，而且原子轨道轨道开始，而且原子轨道类型数目等于该电子层序数类型数目等于该电子层序数 C、同是、同是s轨道，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不轨道，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的相同的 D、1个原子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2个电子个电子C四、电子自旋四、电子自旋p电子的自旋方式有两种：相当于电子的自旋方式有两种：相当于顺时自旋顺时自旋和和逆逆时自旋时自旋。分别用。分别用和和表示。表示。自旋平行：自旋平行：自旋相反：自旋相反：电子自旋状态电子自旋状态注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋状态相反的电子。注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋状态相反的电子。（1）电子分层排布的依据是什么？）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）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？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）为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为多为2n2（n为电子层数）？为电子层数）？五、原子轨道的能量比较规律五、原子轨道的能量比较规律1、相同电子层上原子轨道能量的高低：、相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf2、形状相同的原子轨道能量的高低：、形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s 2p3p4p5p 3、电子层和形状相同的原子轨道的能量相等：、电子层和形状相同的原子轨道的能量相等：如如2px=2py=2pz 原子轨道的能量顺序图（即轨道能级图）原子轨道的能量顺序图（即轨道能级图）各原子轨道能量高低：（从各原子轨道能量高低：（从3d轨道开始发生能量交错）轨道开始发生能量交错）1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p 4.不同电子层、不同轨道的能量比较：不同电子层、不同轨道的能量比较：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p/1s2s 2p3s 3p4s 3d 4p5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p7s 5f 6d 7p 说明说明 1 1、自左向右、自上而下，轨道能量依次递增。、自左向右、自上而下，轨道能量依次递增。2 2、每个能级组以、每个能级组以ns轨道开始、以轨道开始、以np轨道结束。轨道结束。1、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低（1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）2p、3p、4p（4）3px、3py、3pz（5）3px，3pz，4p2、将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由高到低的顺、将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由高到低的顺序排列序排列 1s 4p 2s 3s 5f 4s=4p 4s 3s 2s 1s一、电子层一、电子层电子层序电子层序数（数（n）1234567符号符号KLMNOPQ能量变化能量变化 逐渐增大逐渐增大 离核越来越远，能量越来越高离核越来越远，能量越来越高二、原子轨道类型及表示方法二、原子轨道类型及表示方法原子轨道类型原子轨道类型spdf原子轨道形状原子轨道形状球形球形纺锤形纺锤形 花瓣形花瓣形1 1、原子轨道类型及形状：、原子轨道类型及形状：2 2、原子轨道的表示方法：、原子轨道的表示方法：4s 4p 4d 4f3s 3p 3d2s 2p1s原子轨道原子轨道第四第四第三第三第二第二第一第一电子层电子层4321nns，np，nd，nf三、原子轨道的伸展方向三、原子轨道的伸展方向原子轨道类型伸展方向轨道数目s1 11 1p3 3（px、py、pz）3 3d5 55 5f7 77 7各电子层包含的原子轨道类型、数目和可容纳的电子数：详见教材P12P12四、电子自旋状态四、电子自旋状态自旋平行：自旋平行：自旋相反：自旋相反：或或五、轨道能量高低的比较五、轨道能量高低的比较1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p （从从3d轨道开始发生能量交错轨道开始发生能量交错）注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋状态相反的电子。注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋状态相反的电子。在同一个原子中没有运动状态四个方面完全相同的电子在同一个原子中没有运动状态四个方面完全相同的电子存在存在。o根据原子轨道能量交错现象解释为何原子最根据原子轨道能量交错现象解释为何原子最外层电子数不超过外层电子数不超过8 8个（个（K K为最外层时不超过为最外层时不超过2 2个）。个）。