原子核外电子的运动》ppt课件.ppt

选修,化学与生活,化学与技术,物质结构与性质,化学反应原理,有机化学基础,实验化学,第一单元 原子核外电子的运动,专题2 原子结构与元素的性质,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,人类对原子结构的认识历史,关于电子在核外的运动，你已经知道哪些规律？,？回顾,原子结构示意图：,镁原子,（Mg ),原子核,质子数,电子层,该层上的电子数,第一层 倒数第一层 最外层 次外层,电子层数为_层。,能量越高。,离核越远；,分层运动（排布）；,核外电子排布规律：,（1）能量最低原理：,电子先排布在能量较低的轨道上。,每层2n2个。,最外层 8个（K层时2个），如果最外层为8个（K层为2个）就达到了饱和稳定结构。,次外层 18个，倒数第三层 32,（2）各层最多容纳2n2 个电子,（3）最外层不超过8个（K层2个）,（4）次外层不超过18个，倒数第 三层不超过32个。,相互制约，相互联系,排布规律（一低四不超）,（1）能量最低原理,原子核外电子的运动特征,1、核外电子以极高的速度、在极小的空间作应不停止的运转。不遵循宏观物体的运动规律（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）。,2、可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。,一、电子云,注意：A.小黑点的含义B.小黑点疏密的含义C.H原子电子云的形状,1、电子云：描述核外电子运动特征的图象。2、电子云中的小黑点：并不是表示原子核 外的一个电子,而是表示电子在此空间出 现的机率。3、电子云密度大的地方说明电子出现的机会多，而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少。,一、电子云,1、关于“电子云”的描述中，正确的是 A、一个小黑点表示一个电子B、一个小黑点代表电子在此出现过一次C、电子云是带正电的云雾D、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,D,巩固练习,2、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（ ） A、核外电子是分层运动的 B、所有电子在同一区域里运动 C、能量高的电子在离核近的区域运动 D、能量低的电子在离核低的区域运动,AD,（1）电子分层排布的依据是什么？,？疑问,（2）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？,（3）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）？,（4）核外电子运动状态是由哪几方面决定的？,1、电子层（又称能层）：分层依据：能量的较大差别及电子运动的主要区域或离 核远近的不同。,二、 原子核外电子的运动特征,同一电子层内，电子能量也并非完全相同。,2、原子轨道电子亚层（能级）,轨道的类型不同即轨道的形状不同。,用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。,量子力学研究表明，同一电子层的电子能量不一定相同，处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运动。,原子轨道： 指量子力学描述电子在原子核外空间 运动的主要区域。,（1）原子轨道： 指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。,2、原子轨道电子亚层（能级）,（2）原子轨道的表示方法：,表示为ns，np，nd，nf等。,第一电子层：只一种形状球形对称，用s表示，记作1s。,第二电子层：有二种形状，球形，记作2s； 纺锤形，用p表示，记作2p。,第三电子层：有三种形状，记作3s，3p，3d。,第四电子层：有四种形状，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。,原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。,s轨道：球形,s原子轨道,原子轨道是纺锤形（哑铃形）的,原子轨道,d原子轨道,d原子轨道是花瓣形的；f轨道形状更复杂。,3、轨道的伸展方向（与能量无关，决定该种类型 原子轨道的数目）,轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道含3个轨道，可容纳6个电子分别记作：px、py、pz。,s轨道是球形对称的，只有1个轨道，可容纳2个电子。,d轨道有5个伸展方向，有5个轨道，可容纳10个电子；f轨道有7个伸展方向，有7个轨道，可容纳14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展方向。,1、下列轨道含有轨道数目为3的是A、1s B、2p C、3p D、4d,3、第三电子层含有的轨道数为 A、3 B、 5 C、 7 D、 9,动动脑,2、3d轨道中最多容纳电子数为A、2 B、 10 C、 14 D、 18,4.第二电子层最多含有的电子数是A、2 B、4 C、 8 D、10,4、电子自旋状态,电子平行自旋：电子反向自旋：,原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动。电子的自旋方式有两种不同状态：顺时自旋和逆时自旋。分别用表示。,电子的自旋状态,1,2,4,8,9,18,16,32,n2,2n2,总结：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数,1,2,3,4,n,5、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等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。,相同电子层上原子轨道能量的高低：,ns np nd nf,形状相同的原子轨道能量的高低：,1s 2s 3s 4s,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：,2px2py2pz,1、有下列四种轨道：2s、2p、3p、4d，其中能量最高的是（ ）A. 2s B.2p C.3p D.4d,D,2、用“”“”或“”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低 3s 3p 2px 2py 3s 3d 4s 3p,巩固练习,3、比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低 2s 2p 4s 3s 3p 4p,2s2p4s,3s3p4p,处于同一电子层的原子核外电子,也可以在不 同类型的 上运动, 不同， 的形状也不同。,S轨道是 对称的,所以S轨道 个轨道；P轨道在空间有 个伸展方向,所以P轨道包括 个轨道；d轨道有 个轨道、f轨道有 个轨道。每一个原子轨道上只能有 个自旋状态不同的核外电子。,原子轨道,轨道类型,轨道,球形,1,x、y、z,px、py、pz 3,5,7,2,填空：,核外电子的运动状态,小结：,（1）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？ 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2n2（n为电子层数）？,现在你知道了吗？,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？,动动脑,三、原子核外电子的排布,描述原子核外电子的运动状态涉及电子层、原子轨道和电子自旋。科学家经过研究发现，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规则。,1原子核外电子排布原理（1）能量最低原理。原子核外电子先占有能量低的轨道然后依次进入能量较高的轨道。（2）泡利不相容原理。每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。（3）洪特规则。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时电子尽可能分占不同的原子轨道， 自旋状态相同， 全充或半充满时能量最低。,原子轨道能量顺序图 （能级图）,专题2 原子核外电子的运动特征(2),（五）原子轨道的能量：,能级组记忆法,记忆能级图,说明自左而右、自上而下，轨道能量依次递增。,专题2 原子核外电子的运动特征(2),（五）原子轨道的能量：,原子轨道能量顺序图 （能级图）,1、氢原子的3d和4s能级的能量高低是 ( )A 3d4s B 3d4s C 3d=4s D 无3d,4s轨道,无所谓能量高低,练习,专题2 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（1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）3p、3p、4p（4）3px，3pz，3py,3、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低的顺序排列为 。1s、3d、4s、2p、5f、6d、7s、4p、3s、5s、4p、6p,练习,专题2 原子核外电子的运动特征(2),2原子的电子排布式和轨道表示式,(1)电子排布式的书写格式：元素符号；轨道符号(带电子层数)；电子个数(右上角)。,练习:写出下列元素的电子排布式:Na：K：Rb：,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s22s22p63s23p64s23d104p65s1,2原子的电子排布式和轨道表示式,(2)轨道表示式的书写格式：元素符号；轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)；电子及自旋状态(、)。,练习:画出下列元素的轨道表示式:C：Na：,N：,Mg：,练习:画出136号元素的轨道表示式。,(3)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的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素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，而“原子实”不受影响。也可以省去“原子实”，直接写出原子外围电子排布式。,练习:写出下列元素的原子实表示式:Na：S：Ca:Br:,练习:写出下列原子的电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图、原子实表示式、原子外围电子排布式、主族元素的电子式。H He C N Ne Na ClK Sc Cr Fe Cu Br,原子的发射与吸收光谱,低能量轨道电子,吸收能量,高能量轨道电子,原子吸收光谱,低能量轨道电子,吸收能量,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,C、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,5、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2n2,B、任一电子层的原子轨道总是从s轨道开始，而且原子轨道类型数目等于该电子层序数,D、1个原子轨道里最多只能容纳2个电子,专题2 原子核外电子的运动特征,练习,6、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内运动Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大,专题2 原子核外电子的运动特征,练习,古希腊哲学家德谟克利特等人认为:宇宙万物是由世界上最微小的、坚硬的、不可入、不可分的微粒即原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。,道尔顿认为：原子不能被创造，不能被毁灭，在化学变化中不能再分割，他们的性质在化学反应中保持不变。,汤姆生认为：原子中有电子，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中,卢瑟福认为：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；原子核带正电，位于原子中心，电子带负电，在原子核周围做高速运动，就象行星饶太阳运转一样。,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； 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；,波尔的原子结构模型要点：1.在原子中，电子不能沿着任意轨道绕核旋转，而只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，不能吸收或放出能量，处于一种稳定状态。2.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。3.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（E2)的轨道跃迁到能量较低（E1）的轨道时，就放出能量。反之就吸收能量。,