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二专题二 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（1 1）原子的基本构成粒子）原子的基本构成粒子（2 2）粒子的电性）粒子的电性（3 3）数量关系、质量、体积特点）数量关系、质量、体积特点原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子原子原子运动物体运动物体汽车汽车炮弹炮弹人造卫星人造卫星宇宙飞船宇宙飞船电子电子速率（速率（Km/S)0.0327.8112200乒乓球直径乒乓球直径核外电子运动空间范围核外电子运动空间范围4 10-2 mn 10-10 m宏观物体宏观物体微观粒子微观粒子质量质量很大很大很小很小速度速度较小较小很大（接近光很大（接近光速）速）位移位移可测可测位移、能量位移、能量不可同时测定不可同时测定能量能量可测可测轨迹轨迹可描述可描述（画图或函数描述）（画图或函数描述）不可确定不可确定宏观、微观运动的不同宏观、微观运动的不同1、运动特征：、运动特征：运动空间极小运动空间极小无固定运动轨迹无固定运动轨迹速度极快速度极快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。电子云电子云电子在核外空间一定范围内出现电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在的机会的大小，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。原子核周围，人们形象的称为电子云。 （1 1）用小黑点代表电子在核外空间）用小黑点代表电子在核外空间 区域内出现的机会；区域内出现的机会；（2 2）小黑点的疏密与电子在该区域）小黑点的疏密与电子在该区域 出现机会大小成正比。出现机会大小成正比。（3 3）电子在原子核周围一定）电子在原子核周围一定 空间内出现，离核越近，空间内出现，离核越近， 出现机会越大，离核越远，出现机会越大，离核越远， 出现机会越小。出现机会越小。练习练习1 1、关于、关于“电子云电子云”的描述中，正确的的描述中，正确的是是 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，你已经知道哪已经知道哪些规律？些规律？ 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 电子层：电子层： K L M N O P Q离核远近：近离核远近：近 远远 能量高低：低能量高低：低 高高1234567KLMNOPQ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（一一低四不超低四不超）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。核电荷数为核电荷数为1 11818的元素的原子结构示意图的元素的原子结构示意图金属元素金属元素非金属元素非金属元素稀有气体元素稀有气体元素最外层电子数最外层电子数一般少于一般少于4 4个个最外层电子数最外层电子数一般多于一般多于4 4个个最外层电子数最外层电子数已达到最多（已达到最多（2 2个或个或8 8个）个）练习练习2 2、下面关于多电子原子核外电子的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（运动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）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？能量一样吗？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）为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为数最多为2n2（n为电子层数）？为电子层数）？ 1、电、电子层（又称能子层（又称能层）层）电子层序数电子层序数（n）1234567符号符号KLMNOPQ 离核越来越远，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。分层依据：能量的较大差别；电子运动的主要区域分层依据：能量的较大差别；电子运动的主要区域或离核远近的不同。或离核远近的不同。2 2、原、原子轨道子轨道电子亚层电子亚层 量子力学研究表明，处于同一电子层量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的的原子核外电子，也可以在不同类型的原原子轨道子轨道上运动。上运动。轨道的轨道的类型不同类型不同，轨道的轨道的形状也不同形状也不同。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。s s轨道：轨道：球球形形p p轨道：轨道：纺锤纺锤形形p p原子轨道是纺锤形原子轨道是纺锤形（哑铃形）的（哑铃形）的p原子轨道d原子轨道d d原子轨道是原子轨道是花瓣形的；花瓣形的；f f轨道形轨道形状更复杂。状更复杂。3、原、原子轨道的表示方法：子轨道的表示方法：第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。记作记作4s，4p，4d，4f第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。表示为表示为ns，np，nd，nf等。等。第一电子层：只一种形状第一电子层：只一种形状球形对称，只一种类型轨道，球形对称，只一种类型轨道，用用s表示，叫表示，叫s轨道，记作轨道，记作1s。第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：球形，记作球形，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。第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。 记作记作3s，3p，3d。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。4、轨、轨道的伸展方向：道的伸展方向：p轨道在空间有轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，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。外空间还有不同的伸展方向。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 3d4s 4p 4d 4f5、原子轨道的表示方法（原子轨道的表示方法（ns，np，nd，nf等）等）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。电子层电子层原子轨原子轨道类型道类型原子轨道原子轨道类型数目类型数目可容纳的可容纳的电子数目电子数目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各原子轨道的能量高低：各原子轨道的能量高低：电子层和形状相同的原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 z练习练习3 3、有下列四种轨道：、有下列四种轨道：2s2s、2p2p、3p3p、4d4d，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 D练习练习4 4、用、用“”“”“”或或“”表示下列表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低各组多电子原子的原子轨道能量的高低 3s 3s 3p 2p 3p 2px x 2p 2py y 3s 3s 3d 3d 4s 4s 3p 3p 6 6、电、电子子自旋自旋 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。原子核外电子的自旋可以有的运动。原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上箭头两种不同的状态，通常人们用向上箭头“”和向下箭头和向下箭头“”来表示这两种来表示这两种不同的自旋状态。当然，不同的自旋状态。当然，“电子自旋电子自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是代并非真像地球绕轴自旋一样，它只是代表电子的两种不同状态。表电子的两种不同状态。 处于同一电子层的原子核外电子处于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， 的的形状也不同。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填空：填空：1、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 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 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）描描述述核核外外电电子子运运动动状状态态的的参参数数 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。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 M M： 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 63s2 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 M M：轨道框轨道框( (一个轨道一个框，能量相同的轨道一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起连在一起) )；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原子实表示表示式式: :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、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 He C N Ne Na H He C N Ne Na ClClK Sc Cr Fe Cu BrK Sc Cr Fe Cu Br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释放能量释放能量原子发射光谱原子发射光谱