原子核外电子的运动特征学习资料.ppt

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分子结构分子结构原子结构原子结构晶体结构晶体结构结结构构性性质质决定决定1、原子是由哪些微粒构成的？、原子是由哪些微粒构成的？2、构成原子的各种微粒是否带有电荷、构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原子呈电中性？为什么原子呈电中性？3、构成原子的各种微粒在数量上有什、构成原子的各种微粒在数量上有什么变化规律？这些微粒的体积和质量有么变化规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？什么特点？原子原子原子核原子核核外电子核外电子 质子质子 中子中子1、原子是由哪些微粒构成的？、原子是由哪些微粒构成的？1个质子带一个单位正电荷个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷个电子带一个单位负电荷中子不显电性中子不显电性原子核内的质子数原子核外的电子数原子核内的质子数原子核外的电子数2、构成原子的各种微粒是否带有电荷、构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原子呈电中性？为什么原子呈电中性？原子呈电中性原子呈电中性3、构成原子的各种微粒在、构成原子的各种微粒在数量数量上有什么变化上有什么变化规律？这些微粒的规律？这些微粒的体积体积和和质量质量有什么特点？有什么特点？构成原子构成原子的微粒的微粒电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电性和电量1个质子带个质子带一个单位正一个单位正电荷电荷1个电子带个电子带一个单位负一个单位负电荷电荷中子不显电中子不显电性性质量质量/kg9.10910-311.67310-271.67510-31相对质量相对质量1/18361.00711.0081关系式关系式1：（质量关系）：（质量关系）质量数（质量数（A）=质子数（质子数（Z）+中子数（中子数（N）关系式关系式3：（电性关系）：（电性关系）在离子中在离子中原子序数原子序数=核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数 =核外电子数核外电子数关系式关系式2：（电性关系）：（电性关系）在原子中在原子中原子序数原子序数=核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数3、构成原子的各种微粒在数量上有什么变化、构成原子的各种微粒在数量上有什么变化规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？离子所带电荷数离子所带电荷数一、一、人类对人类对原子结构的认识原子结构的认识1、原子的构成、原子的构成2、原子结构的发展简史、原子结构的发展简史不同时期不同时期的原子结构模型的原子结构模型:（请填要点）（请填要点）古希腊原子论古希腊原子论道尔顿原子模型道尔顿原子模型(1803(1803年年)汤姆生原子模型汤姆生原子模型(1904(1904年年)卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(1911(1911年年)玻尔原子模型玻尔原子模型(1913(1913年年)电子云模型电子云模型(1926(1926年年)古希腊原子论古希腊原子论古希腊哲学家古希腊哲学家 原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。它们在无限的虚空中运动着构成万物。（Democritus Democritus，约公元前，约公元前 460 460 年年前前 370 370 年）年）原子原子（朴素原子论）（朴素原子论）道尔顿原子模型道尔顿原子模型(1803(1803年年)原子在一切化学变化中不可再分，并保原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不同元素化合时，原子以和性质各不相同；不同元素化合时，原子以简单整数比结合简单整数比结合 。（化学原子论）（化学原子论）汤姆生原子模型汤姆生原子模型(1904(1904年年)原子是一个平均分布着正电荷的粒原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。荷，从而形成了中性原子。（“葡萄干布丁葡萄干布丁”模型）模型）（西瓜模型）（西瓜模型）卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(1911(1911年年)原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。(“(“行星系式行星系式”原子模原子模型型)(核式模型核式模型)玻尔原子模型玻尔原子模型(1913(1913年年)电子在原子核外空间的一定轨电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。道上绕核做高速的圆周运动。(电子分层排布模型电子分层排布模型)电子云模型电子云模型(1926(1926年年)现代物质结构学说。波粒二象性。现代物质结构学说。波粒二象性。(量子力学模型量子力学模型)核外电子质量小带负电荷，运动范围小，核外电子质量小带负电荷，运动范围小，速度快，是否遵循宏观物体的运动规律？电速度快，是否遵循宏观物体的运动规律？电子在核外运动时是否有一定的规律？子在核外运动时是否有一定的规律？科学家是采取什么方法来研究电子在核外科学家是采取什么方法来研究电子在核外运动的？运动的？关于电子在核外的运动，你现在已经知道关于电子在核外的运动，你现在已经知道哪些规律？哪些规律？二、原子核外电子的运动特点二、原子核外电子的运动特点思考与交流思考与交流二、原子核外电子的运动特点二、原子核外电子的运动特点核外电子以极高的速度、在极小的空核外电子以极高的速度、在极小的空间做不停止的运转。不遵循宏观物体的间做不停止的运转。不遵循宏观物体的运动规律（运动规律（不能测出在某一时刻的不能测出在某一时刻的位置位置、速度速度，即不能描画出它的运动，即不能描画出它的运动轨迹轨迹）。）。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二、原子核外电子的运动特点二、原子核外电子的运动特点可用统计（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几率。出现的几率。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，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为们形象的称为电子云电子云。电子云图中小黑点的疏密表示电子云图中小黑点的疏密表示电子在核外空电子在核外空间出现机会的大小间出现机会的大小，与，与电子在核外空间出现电子在核外空间出现机会的大小机会的大小成成正比正比关系。关系。二、原子核外电子的运动特点二、原子核外电子的运动特点原子核外电子分层排布的规律原子核外电子分层排布的规律 核外电子是核外电子是分层分层排布的排布的 不同电子层上的电子能量不同，离核越不同电子层上的电子能量不同，离核越近近，能量越能量越低低；离核越；离核越远远，能量越，能量越高高 电子优先排布在能量电子优先排布在能量最低最低的电子层里的电子层里 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为最外层时不为最外层时不超过超过2个），个），次外层不超过次外层不超过18个，倒数第三层个，倒数第三层不超过不超过32个个交流与讨论交流与讨论P11请完成表请完成表2-1 几种原子的原子序数、元素几种原子的原子序数、元素符号和原子结构示意图符号和原子结构示意图原子序数原子序数元素符号元素符号原子结构示意图原子结构示意图8111318思考与交流思考与交流我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致电子分层排布致电子分层排布即电子分层排布的依据是什么？即电子分层排布的依据是什么？在多电子原子中，每一层上的电子又是怎样运动的？在多电子原子中，每一层上的电子又是怎样运动的？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？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2n2n2 2（n n为电为电子层数）？为什么最外层电子数不超过子层数）？为什么最外层电子数不超过8 8个（个（K K为最外层为最外层时不超过时不超过2 2个）？个）？同一原子中有没有两个完全相同的电子？同一原子中有没有两个完全相同的电子？电子层电子层原子轨道的形状原子轨道的形状原子原子轨道的伸展方向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1、每个电子层的序数和符号怎样表示？、每个电子层的序数和符号怎样表示？2、什么叫原子轨道？、什么叫原子轨道？3、原子轨道（能级）类型和形状如何？、原子轨道（能级）类型和形状如何？4、不同电子层的轨道类型、数目、表示方法及所容纳、不同电子层的轨道类型、数目、表示方法及所容纳 的最多电子数各是多少？的最多电子数各是多少？5、多电子原子中，原子轨道能量高低的规律如何？、多电子原子中，原子轨道能量高低的规律如何？6、同一轨道中的电子的自旋方向是否相同？、同一轨道中的电子的自旋方向是否相同？、电子层（又叫能层）、电子层（又叫能层）o分层依据：能量的较大差别，以及电子运分层依据：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。三、原子核外电子的运动特征三、原子核外电子的运动特征电子层电子层序数序数(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o分层依据：分层依据：p同一电子层上的电子能量不一定相同；处在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原同一电子层的电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动子轨道上运动 、原子轨道（也叫电子亚层）、原子轨道（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形状？不同类型的原子轨道分别是什么形状？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）p轨道的形状轨道的形状纺锤形纺锤形（哑铃形哑铃形）（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原子轨道类型型spdf原子轨道形原子轨道形状状球形球形纺锤纺锤形形花瓣花瓣形形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，即球形轨种形状的轨道，即球形轨道，用道，用s表示，叫表示，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，即球形和纺种形状的轨道，即球形和纺锤形。球形：锤形。球形：s轨道，记作轨道，记作2s；纺锤形：用；纺锤形：用p表表示，叫示，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、纺种形状的轨道，即球形、纺锤形和花瓣形。分别锤形和花瓣形。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 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f原子轨道原子轨道种类数种类数1234结论：结论：各电子层所包含的原子轨道的种类各电子层所包含的原子轨道的种类数等于电子层序数，即第数等于电子层序数，即第n层就有层就有n种原子种原子轨道。轨道。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电子层层原子轨道原子轨道轨道的轨道的类型类型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n22818322n22、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越小的电越小的电子层能量子层能量 。3、理论研究证明，多电子原子中，同一电、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，第三电子层有们分成不同的原子轨道，第三电子层有3种种原子轨道分别为原子轨道分别为 。越低越低3s、3p、3d、原子轨道的伸展方向、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。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容纳个原子轨道最多可以容纳2个电子。个电子。s轨道是球形对称的，所以只有轨道是球形对称的，所以只有1个轨道，个轨道，可容纳可容纳2个电子。个电子。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：个轨道：px、py、pz，可，可容纳容纳6个电子个电子.、原子轨道的伸展方向、原子轨道的伸展方向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。、原子轨道的伸展方向、原子轨道的伸展方向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 2、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 1、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、184、下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正、下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正确的是确的是()A、原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电、原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为子数为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，而且轨道开始，而且原子轨道类型数目等于该电子层序数原子轨道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轨道，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的电子数是不相同的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小结：小结：各电子层包含的原子轨道数目各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数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n22818322n2、电子自旋、电子自旋p电子的自旋方式有两种：电子的自旋方式有两种：顺时自旋顺时自旋和和逆时逆时自旋自旋。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注：每个原子轨道最多只能排布两个自旋相反的电子。自旋相反的电子。我们已经知道电子是分层排布的，那么是我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致电子分层排布什么原因导致电子分层排布即电子分层即电子分层排布的依据是什么？排布的依据是什么？在多电子原子中，每一层上的电子又是怎在多电子原子中，每一层上的电子又是怎样运动的？能量一样吗？运动区域的形状一样运动的？能量一样吗？运动区域的形状一样吗？样吗？为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为为2n2（n为电子层数）？为什么最外层电子为电子层数）？为什么最外层电子数不超过数不超过8个（个（K为最外层时不超过为最外层时不超过2个）？个）？、原子轨道的能量比较规律、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、电子层和形状相同的原子轨道的能量相等：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 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完成课本完成课本P12 页问题解决页问题解决完成课本完成课本P13 页交流与讨论页交流与讨论专题专题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一、一、人类对人类对原子结构的认识原子结构的认识二、原子核外电子的运动特点二、原子核外电子的运动特点三、原子核外电子的运动特征三、原子核外电子的运动特征、电子层、电子层电子层序电子层序数（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、原子轨道类型及表示方法、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、原子轨道的伸展方向、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、电子自旋状态、电子自旋状态自旋平行：自旋平行：自旋相反：自旋相反：、轨道能量高低的比较、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）核外电子的运动状态小结：小结：电子层n(能层)原子轨道形状原子轨道形状或电子云形状（能级）或电子云形状（能级）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（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）？（4）有没有两个完全相同的电子？有没有两个完全相同的电子？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电电子子的的能能量量电子的能量不同电子的能量不同有不同有不同有不一样有不一样没有没有1、氢原子的电子云图中小黑点表示的意义、氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是（是（）A1个小黑点表示一个电子个小黑点表示一个电子 B黑点的多少表示电子个数的多少黑点的多少表示电子个数的多少C表示电子运动的轨迹表示电子运动的轨迹 D表示电子在核外空间出现机会的多少表示电子在核外空间出现机会的多少2、以、以s、p、d、f 的排序，各轨道可容的排序，各轨道可容纳的电子数依次为（纳的电子数依次为（）A1、3、5、7 B2、6、10、14 C1、2、3、4 D2、4、6、8 3 3、填写下表：、填写下表：电电子子层层原子原子轨轨道数道数最多容最多容纳纳的的电电子数子数6 6 s5 d4 f4、指出下列数字和符号所表示的意义：3p2 3p6 3d5 4f145、以下原子轨道的表示方法不正确的是、以下原子轨道的表示方法不正确的是A、3s B、3p C、3d D、3f6、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7、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 9、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 8、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、1810、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