1、选修选修化学与生活化学与生活化学与技术化学与技术物质结构与性质物质结构与性质化学反应原理化学反应原理有机化学基础有机化学基础实验化学实验化学第一单元第一单元 原子核外电子的运动原子核外电子的运动专题专题2 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质德谟克利特：朴素原子观德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说道尔顿：原子学说汤姆生：汤姆生：“葡萄干面包式葡萄干面包式” ” 模模型型卢瑟福卢瑟福：带核原子结构模型：带核原子结构模型玻尔玻尔：原子轨道模型：原子轨道模型现代量子力学模型现代量子力学模型18031904191119131926关于电子在核外的运动关于电子在核外的运动，你，你已经知已经知道哪
2、些规律？道哪些规律？ 原子结构示意图：原子结构示意图：镁原子镁原子（Mg )原子核原子核质子数质子数电子层电子层该层上的电子数该层上的电子数第一层第一层 倒数第一层倒数第一层 最外层最外层 次外层次外层电子层数为电子层数为_层。层。电子云电子云能量越高。能量越高。离核越远；离核越远；分层运动（排布）；分层运动（排布）；QPONMLK7654321核外电子核外电子排布规律：排布规律：（1 1）能量最低原理：）能量最低原理：电子先排布在能量较电子先排布在能量较低的轨道上。低的轨道上。（2）每层每层2n2n2 2个。个。最外层最外层 8 8个（个（K K层时层时2 2个），如果最个），如果最外层为外
3、层为8 8个（个（K K层为层为2 2个）就达到了饱个）就达到了饱和稳定结构。和稳定结构。次外层次外层 1818个，倒数第三层个，倒数第三层 3232（2 2）各层最多容纳）各层最多容纳2n2n2 2 个电子个电子（3 3）最外层不超过）最外层不超过8 8个（个（K K层层2 2个）个）（4 4）次外层不超过）次外层不超过1818个，倒数第个，倒数第 三层不超过三层不超过3232个。个。相互制约，相互联系相互制约，相互联系排布规律（排布规律（一低四不超一低四不超）（1 1）能量最低原理）能量最低原理原原子核外电子的运动特征子核外电子的运动特征1 1、核外电子以极、核外电子以极高的速度高的速度、
4、在、在极小的空间极小的空间作应不停止作应不停止的运转。的运转。不遵循宏观物体的运动规律不遵循宏观物体的运动规律（不能测出在某一时刻的位（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。2 2、可用统计（图示）的方法研究电子在核外、可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。出现的概率。一、一、电子云电子云注意：注意：A.A.小黑点的含义小黑点的含义B.B.小黑点疏密的含义小黑点疏密的含义C.HC.H原子电子云的形状原子电子云的形状1 1、电、电子云：子云：描述核外电子运动特征的图描述核外电子运动特征的图象。象。2 2、电、电子云中的小黑点子
5、云中的小黑点：并并不是表示原不是表示原子核子核 外外的一个电子的一个电子, ,而是表示电子而是表示电子在此空在此空间出间出 现现的机的机率率。3 3、电、电子云子云密度大密度大的地方说明的地方说明电子出现的机会多电子出现的机会多，而电子云而电子云密度小密度小的地方说明的地方说明电子出现的机会少电子出现的机会少。一、一、电子云电子云1 1、关于、关于“电子云电子云”的描述中，正确的是的描述中，正确的是 A A、一个小黑点表示一个电子、一个小黑点表示一个电子B B、一个小黑点代表电子在此出现过一次、一个小黑点代表电子在此出现过一次C C、电子云是带正电的云雾、电子云是带正电的云雾D D、小黑点的疏
6、密表示电子在核外空间单位、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体积内出现机会的多少D D巩固练习2 2、下面关于多电子原子核外电子的运动、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（规律的叙述正确的是（ ） A A、核外电子是分层运动的、核外电子是分层运动的 B B、所有电子在同一区域里运动、所有电子在同一区域里运动 C C、能量高的电子在离核近的区域运动、能量高的电子在离核近的区域运动 D D、能量低的电子在离核低的区域运动、能量低的电子在离核低的区域运动ADAD（1）电子分层排布的依据是什）电子分层排布的依据是什么？么？（2）在多电子原子中，每一层上的电子能量一样
7、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）？（4）核外电子运动状态是由哪几方面决定的？）核外电子运动状态是由哪几方面决定的？1、电、电子层（又称能子层（又称能层）层）：分分层依据：能量的较层依据：能量的较大差别及电大差别及电子运动的主要区域子运动的主要区域或离或离 核核远近的不同。远近的不同。二、二、 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征电子层序数电子层序数（n）1234567符号符号KLMNOPQ 离核越来越远，
8、能量越来越高离核越来越远，能量越来越高同一电子层内，电子能量也并非完全相同。同一电子层内，电子能量也并非完全相同。2 2、原、原子轨道子轨道电子电子亚层（能级）亚层（能级）轨道的轨道的类型不类型不同同即即轨轨道的道的形形状不状不同同。用用s s、p p、d d、f f分别表示不同形状的轨道分别表示不同形状的轨道。 量子力学研究表明，量子力学研究表明，同同一电子层的电子一电子层的电子能量能量不不一定相一定相同，处同，处在同一电子层的原子核外电子，在同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上也可以在不同类型的原子轨道上运动。运动。原原子轨子轨道：道： 指量子力学描述电子在原子核外指量子
9、力学描述电子在原子核外空间空间 运动的主运动的主要区域。要区域。（1）原）原子轨道：子轨道： 指量子力学描述电子在原子核外空间运指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主动的主要区域。要区域。2 2、原、原子轨道子轨道电子电子亚层（能级）亚层（能级）（2）原）原子轨道的表示方法：子轨道的表示方法：表示为表示为ns，np，nd，nf等。等。第一电子层：第一电子层：只一种形状只一种形状球形对球形对称，用称，用s表示表示，记，记作作1s。第二电子层：第二电子层：有二种形有二种形状，球状，球形，记作形，记作2s； 纺纺锤形，用锤形，用p表示表示，记，记作作2p。第三电子层：第三电子层：有三种形有三种形状
10、，记状，记作作3s，3p，3d。第四电子层：第四电子层：有四种形有四种形状，记状，记作作4s，4p，4d，4f第五电子层：第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。有五种形状，决定有五种类型轨道。原子轨道种类数与电子层序数相等，即原子轨道种类数与电子层序数相等，即n n层有层有n n种轨道。种轨道。s s轨道：轨道：球球形形s原子轨道p p原子轨道是纺锤形（哑铃形）的原子轨道是纺锤形（哑铃形）的p原子轨道d原子轨道d d原子轨道是花瓣形的；原子轨道是花瓣形的；f f轨道形轨道形状更复杂。状更复杂。3 3、轨、轨道的伸展道的伸展方向方向（与能量无关，决定该种类型（与能量无关，决定该种类型 原子
11、轨道的数目）原子轨道的数目）p轨道在空间有轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，个伸展方向，所以所以p轨道含轨道含3个轨道，可容纳个轨道，可容纳6个电子个电子分别记作：分别记作：px、py、pz。s轨道是球形对称的，只有轨道是球形对称的，只有1个轨道，可容纳个轨道，可容纳2个电子。个电子。d轨道有轨道有5个伸展方向，有个伸展方向，有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，有个伸展方向，有7个轨道，可容纳个轨道，可容纳14个电子。个电子。形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。展方向。1、下列轨道含有轨道
12、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 动动脑动动脑2、3d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、 184.第二电子层最多含有的电子数是第二电子层最多含有的电子数是A、2 B、4 C、 8 D、10 4、电、电子子自旋状态自旋状态电子平行自旋：电子平行自旋：电子反向自旋：电子反向自旋：原子核外电子还有一种称为原子核外电子还有一种称为“自旋自旋”的运动。电的运动。电子的自子的自旋方式有两旋方式有两种不同状态：种不同状态：顺
13、时自旋和逆时自旋。分别用顺时自旋和逆时自旋。分别用表示。表示。电子的自旋状态电子的自旋状态电子层电子层原子轨原子轨道类型道类型原子轨原子轨道种类道种类原原子轨子轨道数道数目目可可容纳容纳电电子数子数1 11s1s2 22s2s，2p2p3 33s3s，3p3p，3d3d4 44s4s，4p4p，4d4d，4f4fn n1 12 24 48 89 9181816163232n n2 22n2n2 2总结：总结：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1 12 23 34 4n n5 5、各、各原子轨道的能量高低：原子轨道的能量高低：电子层和形状相同的原
14、子轨道的能量相电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如等，如2p2px x、2p2py y、2p2pz z轨道的能量相等。轨道的能量相等。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：ns ns np np nd nd nf nf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：1s 1s 2s 2s 3s 3s 4s 4s多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：轨道能量的高低存在如下规律：2p2px x2p2py y2p2pz z1 1、有下列四种轨道：有下列四种轨道：2s2s、2p2p、3p3p、4d
15、4d，其中能量最高的是（，其中能量最高的是（ ）A. 2s B.2p C.3p D.4dA. 2s B.2p C.3p D.4dD D2 2、用用“”“”“”或或“”表示下列各组表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低多电子原子的原子轨道能量的高低 3s 3s 3p 3p 2p2px x 2p 2py y 3s 3s 3d 3d 4s 4s 3p 3p 巩固练习3 3、比较下列多电子原子的原子轨道能比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低量的高低 2s 2p 4s2s 2p 4s 3s 3p 4p3s 3p 4p2s2s2p2p4s4s3s3s3p3p4p4p 处于同一电子层的原子核外电子处于
16、同一电子层的原子核外电子, ,也可以在不也可以在不 同类型的同类型的 上运动上运动, , 不同，不同， 的形状也不同。的形状也不同。 S S轨道是轨道是 对称的对称的, ,所以所以S S轨轨道道 个轨道；个轨道；P P轨道在空间有轨道在空间有 个个伸展方向伸展方向, ,所以所以P P轨道包括轨道包括 个个轨道；轨道；d d轨道有轨道有 个轨道、个轨道、f f轨道有轨道有 个个轨道。每一个原子轨道上只能有轨道。每一个原子轨道上只能有 个自旋个自旋状态不同的核外电子。状态不同的核外电子。原子轨道原子轨道轨道类型轨道类型轨道轨道球形球形1 1x x、y y、z zpx、py、pz 357 72 2填
17、空：填空： 核外电子的运动状态小结：小结：电子层n原子轨道或电子云形状原子轨道或电子云形状原子轨道或电子云在空间的伸展方向原子轨道或电子云在空间的伸展方向电子的自旋状态（或自旋方向）电子的自旋状态（或自旋方向）描述核外电子运动状态的参数描述核外电子运动状态的参数（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？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）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）？观察这个原子运动状
18、态图（剖面图），观察这个原子运动状态图（剖面图），该原子核外有几个电子层？该原子核外有几个电子层？动动脑 描述原子核外电子的运动描述原子核外电子的运动状态涉及状态涉及电子层电子层、原子轨道原子轨道和和电电子自旋子自旋。科学家经过研究发现，。科学家经过研究发现，原子核外电子的排布遵循能量最原子核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特低原理、泡利不相容原理和洪特规则。规则。1 1原子核外电子排布原理原子核外电子排布原理（1 1）能量最低原理能量最低原理。原子核外。原子核外电子先占有能量低的轨道然电子先占有能量低的轨道然后依次进入能量较高的轨道。后依次进入能量较高的轨道。（2 2）泡利不
19、相容原理泡利不相容原理。每个原。每个原子轨道上最多只能容纳两个自子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。旋状态不同的电子。（3 3）洪特规则洪特规则。原子核外电子。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布在能量相同的各个轨道上排布时时电子尽可能分占不同的原电子尽可能分占不同的原子轨道，子轨道， 自旋状态相同，自旋状态相同， 全充或半充满时能量最低。全充或半充满时能量最低。原子轨道能量顺序图原子轨道能量顺序图 （能级图）（能级图）专题专题2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征(2)（五）原子轨道的能量：（五）原子轨道的能量：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p
20、7s5f6d4s B 3d4s C 3d=4s D 无无3d,4s轨道轨道,无所谓能量高低无所谓能量高低专题专题2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征(2)2、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）3p、3p、4p（4）3px，3pz，3py3、将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由、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高到低的顺序排列1s 4p 2s 3s 5f 4s 4.将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由高到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为低的顺序
21、排列为 。1s、3d、4s、2p、5f、6d、7s、4p、3s、5s、4p、6p专题专题2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征(2)2 2原子的电子排布式和轨道表示式原子的电子排布式和轨道表示式(1)(1)电子排布式的书写格式：电子排布式的书写格式：元素符号；元素符号；轨道符号轨道符号( (带电子层数带电子层数) )；电子个数电子个数( (右上角右上角) )。练习练习: :写出下列元素的电子排布式写出下列元素的电子排布式: :NaNa：K K：RbRb：1s2 22s2 22p6 63s1 11s2 22s2 22p6 63s2 23p6 64s1 11s2 22s2 22p6 63
22、s2 23p6 64s2 23d10104p6 65s1 12 2原子的电子排布式和轨道表示式原子的电子排布式和轨道表示式(2)(2)轨道表示式的书写格式：轨道表示式的书写格式：元素符号；元素符号；轨道框轨道框( (一个轨道一个框，能量相同的轨一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起道连在一起) )；电子及自旋状态电子及自旋状态(、) )。练习练习: :画画出下列元素的出下列元素的轨道表示轨道表示式式: :C C：NaNa：N：Mg：练习练习: :画画出出136号号元素的元素的轨道表示轨道表示式式。(3)(3)原子外围电子排布式：原子外围电子排布式：原子实：将原子内层已达到稀有气体结构原子实：将
23、原子内层已达到稀有气体结构的部分写成的部分写成“原子实原子实”，以稀有气体的元素，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。符号外加方括号表示。在化学反应中，原子外围电子发生变化，在化学反应中，原子外围电子发生变化，而而“原子实原子实”不受影响。不受影响。也可以省去也可以省去“原子实原子实”，直接写出，直接写出原子外原子外围电子排布式围电子排布式。练习练习: :写写出下列元素的出下列元素的原子实表示原子实表示式式: :NaNa：S S：Ca:Ca:Br:Br:练习练习: :写出下列写出下列原子原子的的电子排布式电子排布式、轨轨道表示式道表示式、原子结构示意图原子结构示意图、原子实表原子实表示式示式、
24、原子外围电子排布式、主族元素原子外围电子排布式、主族元素的电子式的电子式。H H He He C C N N Ne Ne Na Na ClClK K Sc Sc Cr Cr Fe Fe Cu Cu BrBr原子的发射与吸收光谱原子的发射与吸收光谱低能量轨道电子低能量轨道电子吸收能量吸收能量高能量轨道电子高能量轨道电子原子吸收光谱原子吸收光谱低能量轨道电子低能量轨道电子吸收能量吸收能量原子发射光谱原子发射光谱宏观物体的运动特征： 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征： 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。 无确定的轨道，无法描述其运
25、动轨迹。 无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少。核外电子运动的特征核外电子运动的特征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相同的轨道，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的5、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2n2B、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，而且原子轨轨道开始，而且原子轨道类型数目等于该电子层序数道类型数目等于该电子层序数
26、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个电子个电子专题专题2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征6、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云云Bs能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动内运动Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子能级原子轨道也在增多轨道也在增多D与与s电子原子轨道相同，电子原子轨道
27、相同，p电子原子轨道的平均半径随能层电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大的增大而增大 专题专题2 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征 古希腊哲学家德谟克利特等人认为古希腊哲学家德谟克利特等人认为: :宇宇宙万物是由世界上最微小的、坚硬的、不宙万物是由世界上最微小的、坚硬的、不可入、不可分的微粒即可入、不可分的微粒即原子原子构成的，原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。的结合和分离是万物变化的根本原因。 道尔顿认为道尔顿认为：原子不能被创造，不能被原子不能被创造，不能被毁灭，在化学变化中不能再分割，他们的毁灭，在化学变化中不能再分割，他们的性质在化学反应中保持不变。性质
28、在化学反应中保持不变。 汤姆生认为汤姆生认为：原子中有电子，正电荷原子中有电子，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中电荷之中 卢瑟福认为卢瑟福认为：每个原子都有一个体积每个原子都有一个体积极小的原子核；原子核占有全部正电荷和极小的原子核；原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量；原子核被一个体积几乎全部的原子质量；原子核被一个体积很大得几乎什么都没有的空间包围着；原很大得几乎什么都没有的空间包围着；原子核带正电，位于原子中心，电子带负电，子核带正电，位于原子中心，电子带负电
29、，在原子核周围做高速运动，就象行星饶太在原子核周围做高速运动，就象行星饶太阳运转一样。阳运转一样。现代量子力学认为现代量子力学认为： 电子运动的规律跟宏观物体运动的规律电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同，电子的运动不遵循经典力学的原截然不同，电子的运动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学描述电子的运动；理，必须用量子力学描述电子的运动； 微观世界具有波粒二象性的规律，即微观微观世界具有波粒二象性的规律，即微观粒子具有波的性质；粒子具有波的性质； 波尔的原子结构模型要点：波尔的原子结构模型要点：1. 1.在原子中，电子不能沿着任意轨道绕核旋转，而只在原子中，电子不能沿着任意轨道绕核旋转，
30、而只能沿着符合一定条件（从量子论推导出的条件）的能沿着符合一定条件（从量子论推导出的条件）的轨道旋转。电子在这种轨道上运动时，不能吸收或轨道旋转。电子在这种轨道上运动时，不能吸收或放出能量，处于一种稳定状态。放出能量，处于一种稳定状态。2. 2.原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取得某些不连续的数值，上运动时所具有的能量只能取得某些不连续的数值，也就是说电子的能量是量子化的。也就是说电子的能量是量子化的。3. 3.只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高（量的吸收或放出。当电子从能量较高（E E2 2) )的轨道跃的轨道跃迁到能量较低（迁到能量较低（E E1 1）的轨道时，就放出能量。反之）的轨道时，就放出能量。反之就吸收能量。就吸收能量。
