蘇教版選修3課件-2.1.1-《原子核外電子的運動特征》

1、專專題題2 2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第一單元第一單元 原子核外電子的運動原子核外電子的運動原原子核外電子的運動特征子核外電子的運動特征12021/3/261. 道爾頓原子模型道爾頓原子模型 19世紀世紀初初,英國英國科學家道爾頓提出近代原子學科學家道爾頓提出近代原子學說說,他認為原子是他認為原子是微小的不可分割的實心球體微小的不可分割的實心球體,在在化學反應中保持本性不變?；瘜W反應中保持本性不變。一、原子結(jié)構(gòu)的認識歷史一、原子結(jié)構(gòu)的認識歷史22021/3/262. 湯姆生原子模型湯姆生原子模型1897年年,英國英國科學家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。提出了科學家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。提出了

2、“葡萄干面包式葡萄干面包式”模型。認為原子是可以再分的。模型。認為原子是可以再分的。32021/3/263. 盧瑟福原子模型盧瑟福原子模型 1911年年,英國英國物理學家盧瑟褔通過物理學家盧瑟褔通過粒子散射實粒子散射實驗驗提出帶核的原子結(jié)構(gòu)模型。認為原子是由帶提出帶核的原子結(jié)構(gòu)模型。認為原子是由帶正電荷的原子核和帶負電核外電子構(gòu)成。正電荷的原子核和帶負電核外電子構(gòu)成。盧瑟福認為原子質(zhì)盧瑟福認為原子質(zhì)量主要集中在原子量主要集中在原子核核上上,電子電子在原子核在原子核外空間高速運動。外空間高速運動。盧瑟福盧瑟福原子之父原子之父42021/3/264.波爾原子模型波爾原子模型 1913年年,丹麥丹麥

3、物理學家玻爾把普朗克的相關理論物理學家玻爾把普朗克的相關理論與盧瑟福的原子模型相結(jié)合與盧瑟福的原子模型相結(jié)合,較好地較好地解釋了氫原子光解釋了氫原子光譜譜,提出新的原子結(jié)構(gòu)模型。提出新的原子結(jié)構(gòu)模型。有核原子模型年光子學說量子論根據(jù)Rutherford.D）1908(Einstein.A)1990(Plack.M52021/3/265、電子云模型氫原子電子云圖62021/3/26質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)原原子子XAZ原子核原子核核外電子核外電子（- -）質(zhì)子質(zhì)子（+ +）中子中子Z個個（A - Z）個）個=Z個個原子是電中性的原子是電中性的!+ +質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)= 核外電子數(shù)核外電子數(shù) =核電荷數(shù)核電荷數(shù)

4、= 原子序數(shù)原子序數(shù)）質(zhì)量數(shù)（質(zhì)量數(shù)（A）質(zhì)子數(shù)（質(zhì)子數(shù)（ Z）中子數(shù)（中子數(shù)（N=質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)72021/3/26ab+dXC+a代表代表質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù);b代表代表質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù);c代表代表離子所帶得電荷離子所帶得電荷;d代表代表化合價化合價e 代表代表原子個數(shù)原子個數(shù) ea、b、c、d、e各代表什么各代表什么?82021/3/26原子原子離子離子陽離子陽離子陰離子陰離子失電子失電子得電子得電子92021/3/26運動物體運動物體汽車汽車炮彈炮彈人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星宇宙飛船宇宙飛船電子電子速率（速率（Km/S)0.0327.81122001、運動、運動特征特征:乒乓球直徑乒乓球直徑核外電子運動空間范

5、圍核外電子運動空間范圍4 10-2 mn 10-10 m運動空間極小運動空間極小無固定運動軌跡無固定運動軌跡速度極快速度極快102021/3/26一、電子云一、電子云注意注意: :A.A.小黑點的含義小黑點的含義B.B.小黑點疏密的含義小黑點疏密的含義C.HC.H原子電子云的形狀原子電子云的形狀112021/3/26宏觀物體宏觀物體微觀粒子微觀粒子質(zhì)量質(zhì)量很大很大很小很小速度速度較小較小很大（接近光速）很大（接近光速）位移位移可測可測位移、能量位移、能量不可同時測定不可同時測定能量能量可測可測軌跡軌跡可描述可描述（畫圖或函數(shù)（畫圖或函數(shù)描述）描述）不可確定不可確定宏觀、微觀運動的不同宏觀、微觀

6、運動的不同122021/3/261 1、核外電子以極、核外電子以極高的速度高的速度、在、在極小的空間極小的空間作應不停止作應不停止的運轉(zhuǎn)。的運轉(zhuǎn)。不遵循宏觀物體的運動規(guī)律不遵循宏觀物體的運動規(guī)律（不能測出在某一時刻的位（不能測出在某一時刻的位置、置、速度速度, ,即即不能描畫出它的運動軌跡）。不能描畫出它的運動軌跡）。2 2、可用、可用統(tǒng)統(tǒng)計圖示計圖示的的方法研究電子在核外出現(xiàn)方法研究電子在核外出現(xiàn)的概率。的概率。電子云電子云電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的機會的的機會的大小大小, ,好像好像帶負電荷的云霧籠罩在原帶負電荷的云霧籠罩在原子核周圍子核周圍, ,人們形象的

7、稱為電子云。人們形象的稱為電子云。 132021/3/26電子云電子云: :描述描述核外電子運動特征的圖象。核外電子運動特征的圖象。電子云中的小黑點電子云中的小黑點: : 并不是表示原子核外的一個電子并不是表示原子核外的一個電子, ,而是表示而是表示電子電子在此空間出現(xiàn)的機率在此空間出現(xiàn)的機率。 電子云電子云密度大密度大的地方說明的地方說明電子出現(xiàn)的機會電子出現(xiàn)的機會多多, ,而而電子云電子云密度小密度小的地方說明的地方說明電子出現(xiàn)的機會少電子出現(xiàn)的機會少。一、電子云一、電子云142021/3/26關于電子在核外的關于電子在核外的運動運動,你你已經(jīng)知道哪已經(jīng)知道哪些規(guī)律些規(guī)律? 152021/

8、3/26電子云電子云能量越高。能量越高。離核越離核越遠遠;分層運動（排布分層運動（排布）;1234567KLMNOPQ162021/3/26下面關于多電子原子核外電子的運動規(guī)律的下面關于多電子原子核外電子的運動規(guī)律的敘述正確的是（敘述正確的是（ ）雙選）雙選 A A、核外電子是分層運動的、核外電子是分層運動的 B B、所有電子在同一區(qū)域里運動、所有電子在同一區(qū)域里運動 C C、能量高的電子在離核近的區(qū)域運動、能量高的電子在離核近的區(qū)域運動 D D、能量低的電子在離核低的區(qū)域運動、能量低的電子在離核低的區(qū)域運動AD172021/3/26（1 1）能量最低）能量最低原理原理: :電子先排布在能量較

9、低電子先排布在能量較低的電子層上的電子層上。（2）每層每層2n2n2 2個個。最外最外層層8 8個（個（K K層層時時2 2個個）, ,如果如果最外層為最外層為8 8個（個（K K層為層為2 2個）就達到個）就達到了飽和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。了飽和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。次外次外層層1818個個, ,倒數(shù)倒數(shù)第三第三層層3232個個相互相互制約制約,相互相互聯(lián)系聯(lián)系182021/3/26（1）電子分層排布的依據(jù)是什么）電子分層排布的依據(jù)是什么?（2）在多電子原子）在多電子原子中中,每每一層上的電子能一層上的電子能量一樣嗎量一樣嗎?運動區(qū)域的形狀一樣嗎運動區(qū)域的形狀一樣嗎?（3）為什么每個電子層所能容納的電子）為什么每個

10、電子層所能容納的電子數(shù)最多為數(shù)最多為2n2（n為電子層數(shù)）為電子層數(shù)）? 192021/3/26分層分層依據(jù)依據(jù):能量能量的較大的較大差別差別;電子電子運動的主要區(qū)運動的主要區(qū)域或離核遠近的不同。域或離核遠近的不同。電子層序數(shù)電子層序數(shù)（n）1234567符號符號KLMNOPQ 離核越來越遠離核越來越遠,能量越來越高能量越來越高（一）電子層（又稱能層）（一）電子層（又稱能層）202021/3/26（二）原子軌道（二）原子軌道電子亞層電子亞層 量量子力學研究子力學研究表明表明, ,處于處于同一電子層的原同一電子層的原子核外電子子核外電子, ,也可以在不同類型的也可以在不同類型的原子軌道原子軌道上

11、運動。上運動。同一電子層的電子能量不一定相同一電子層的電子能量不一定相同同,處在同一電子層的原子核外電子處在同一電子層的原子核外電子,也可以在不同類型的原子軌道上運動也可以在不同類型的原子軌道上運動212021/3/26（二）（二）原子軌道原子軌道: 指量子力學描述電子在原子核外空間運指量子力學描述電子在原子核外空間運動的動的主要區(qū)域主要區(qū)域。1、原子軌道類型（又叫能級、原子軌道類型（又叫能級）: 軌道類型軌道類型不同不同,軌道軌道的形狀也不同。用的形狀也不同。用s,p,d,f表示不表示不同形狀的軌道。同形狀的軌道。軌道的軌道的類型類型不同不同, ,軌道軌道的的形狀也不同形狀也不同。22202

12、1/3/26原子軌道形狀原子軌道形狀電子云輪廓圖電子云輪廓圖s軌道軌道呈球形呈球形s s原子軌道原子軌道232021/3/26p p原子軌道原子軌道p p軌道軌道: :紡錘紡錘形形（啞鈴形）（啞鈴形）242021/3/26d d原子軌道原子軌道d軌道軌道:花瓣花瓣形形的的;f 軌道形狀更復雜。軌道形狀更復雜。252021/3/26262021/3/26原子軌道的表示原子軌道的表示方法方法:第四第四電子層電子層:有有四種四種形狀形狀,決定決定有四種類型軌道有四種類型軌道,記作記作4s,4p,4d,4f。ns,np,nd,nf等。等。第一第一電子層電子層:只只一種形狀一種形狀球形球形對稱對稱,只只

13、一種類型軌一種類型軌道道,用用s表示表示,叫叫s軌道軌道,記作記作1s。第二第二電子層電子層:有有二種二種形狀形狀,所以所以有二種類型軌道。分別有二種類型軌道。分別是是:球形球形,記作記作2s;紡錘形紡錘形,用用p表示表示,叫叫p軌道軌道,記作記作2p。第三第三電子層電子層:有有三種三種形狀形狀,決定決定有三種類型軌道。有三種類型軌道。 記作記作3s,3p,3d。原子軌道類型數(shù)目與原子軌道類型數(shù)目與電子層序數(shù)電子層序數(shù)相等相等, ,即即n n層有層有n n種軌道。種軌道。272021/3/26（三）軌道的伸展方向（三）軌道的伸展方向p軌道在空間有軌道在空間有x、y、z3個伸展個伸展方方向向,p

14、軌道含軌道含3個軌道個軌道,可容納可容納6個電子個電子分別記分別記作作:px、py、pz。s軌道是球形對稱軌道是球形對稱的的,只有只有1個軌道個軌道,可容納可容納2個電子。個電子。d軌道有軌道有5個伸展個伸展方向方向,有有5個軌道個軌道,可容納可容納10個個電子電子;f軌道有軌道有7個伸展方向個伸展方向,有有7個軌道個軌道,可容納可容納14個電子。個電子。282021/3/26原子軌道類型原子軌道類型spdf形狀形狀 伸展方向伸展方向含有的原子軌道含有的原子軌道符號符號 可容納的電子數(shù)可容納的電子數(shù)球形球形紡錘形紡錘形1spx、py、pz357261014292021/3/26電子層電子層原子

15、軌原子軌道類型道類型原子軌道原子軌道數(shù)目數(shù)目可容納的可容納的電子數(shù)目電子數(shù)目1 11s1s2 22s2s, ,2p2p3 33s3s, ,3p3p, ,3d3d4 44s4s, ,4p4p, ,4d4d, ,4f4fn n1 12 24 48 89 9181816163232n n2 22n2n2 2小結(jié)小結(jié): :各各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)302021/3/26各原子軌道的能量各原子軌道的能量高低高低: :電子層和形狀相同的原子軌道的能量相電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等等, ,如如2p2px x、2p2py y、2p2pz z軌道

16、的能量相等。軌道的能量相等。相同電子層上原子軌道能量的相同電子層上原子軌道能量的高低高低: :ns ns np np nd nd nf nf形狀相同的原子軌道能量的形狀相同的原子軌道能量的高低高低: :1s 1s 2s 2s 3s 3s 4s 4s多電子原子多電子原子中中, ,電子電子填充原子軌道時填充原子軌道時, ,原子軌原子軌道能量的高低存在如下道能量的高低存在如下規(guī)律規(guī)律: :2p2px x2p2py y2p2pz z312021/3/26有下列四種有下列四種軌道軌道: :2s2s、2p2p、3p3p、4d,4d,其其中中能量最高的是（能量最高的是（ ）A. 2s B.2p C.3p D

17、.4dA. 2s B.2p C.3p D.4dD用用“”“”“”或或“”表示下列各組多電子表示下列各組多電子原子的原子軌道能量的高低原子的原子軌道能量的高低 3s 3s 3p 3p 2p2px x 2p 2py y 3s 3s 3d 3d 4s 4s 3p 3p 322021/3/26比較下列多電子原子的原子軌道能量的高低比較下列多電子原子的原子軌道能量的高低 2s 2p 4s2s 2p 4s 3s 3p 4p3s 3p 4p2s2s2p2p4s4s3s3s3p3p4p4pP12問題解決問題解決332021/3/26（4）電子自旋）電子自旋電子平行電子平行自旋自旋:電子反向自旋電子反向自旋:電

18、子的自旋方式有電子的自旋方式有兩種兩種:順順時自旋和逆時時自旋和逆時自旋。分別自旋。分別用用“”“”“”表表示。示。342021/3/26（1）電子分層排布的依據(jù)是什么）電子分層排布的依據(jù)是什么?（2）在多電子原子）在多電子原子中中,每每一層上的電子能量一一層上的電子能量一樣嗎樣嗎?運動區(qū)域的形狀一樣嗎運動區(qū)域的形狀一樣嗎?（3）為什么每個電子層所能容納的電子數(shù)最）為什么每個電子層所能容納的電子數(shù)最多為多為2n2（n為電子層數(shù)）為電子層數(shù)）?352021/3/261、下列軌道含有軌道數(shù)目為、下列軌道含有軌道數(shù)目為3的是的是A、1s B、2p C、3p D、4d 3、第三電子層含有的軌道數(shù)為、第三電子層含有的軌道數(shù)為A、3 B、 5 C、 7 D、 9 2、3d軌道中最多容納電子數(shù)為軌道中最多容納電子數(shù)為A、2 B、 10 C、 14 D、 184.第二電子層最多含有的電子數(shù)是第二電子層最多含有的電子數(shù)是A、2 B、4 C、 8 D、10 3620