歡迎進入化學課堂 學習目標 1 知道核外電子的運動不同于宏觀物體初步認識原子結構的量子力學模型 能用主量子數(shù)n 角量子數(shù)L 磁量子數(shù)m 自旋量子數(shù)ms描述核外電子的運動狀態(tài) 2 知道主量子數(shù)n 角量子數(shù)l 磁量子數(shù)m 對應著n電子層中L能級中的原子軌道3 知道電子云是對電子在空間內(nèi)出現(xiàn)幾率大小的形象化描述 實驗事實 原子光譜帶來的疑問 鈉原子光譜在n 3到n 4之間會產(chǎn)生兩 多 條譜線 氫原子光譜在n 到n 之間譜線實際上是兩條靠得非常近的譜線 在磁場中所有原子光譜可能會分裂成多條譜線 這些問題用玻爾的原子模型無法解釋 原子中電子的運動狀態(tài)應用多個量子數(shù)來描述 1 原子軌道量子力學中單個電子的空間運動狀態(tài) 二 量子力學模型對核外電子運動狀態(tài)的描述 量子數(shù)n n所表示的運動狀態(tài)稱為電子層 也叫能層n取值為正整數(shù) 對應符號為 描述電子離核的遠近 及電子層數(shù) 練習 下列各層電子能量最高的是A M層B K層C N層D L層 符號為s p d f等 若電子層 能級相同 則電子的能量相同 練習 找出下列條件下能級的數(shù)目 并寫出其能級的符號A n 1B n 2C n 3D n 4 11s 22s2p 33s3p3d 44s4p4d4f 規(guī)律 每層的能級數(shù)值 電子層數(shù) 能級 量子理論對鈉原子光譜的解釋 由于鈉原子的n電子層可以分為多個不同的能級 所以 當鈉原子受激變成激發(fā)態(tài)后 處于n 4的電子層的電子躍遷到n 3的電子層的不同能級時形成的光譜含有多條譜線 練習 找出下列條件下原子軌道的數(shù)目n 1B n 2C n 3 11s 42s2px2py2pz 3s3px3py3pz3dxy3dyz3dxz3dx2 y23dz2 規(guī)律 每層的原子軌道數(shù)為層數(shù)的平方 n2 原子軌道 自旋 描述在能量完全相同時電子運動的特殊狀態(tài) 簡稱為電子自旋狀態(tài) 處于同軌道上的電子的自旋狀態(tài)只有兩種 分別用 通常用符號 表示 通常用符號 表示 注意 自旋并不是 自轉 實際意義更為深遠 練習 實驗證明 同一原子中電子的運動狀態(tài)均不相同 試推斷 每個原子軌道最多有幾個電子 每個電子層最多有多少個電子 2 量子數(shù)n 電子層數(shù) 所對應的能級和原子軌道的情況 量子力學中單個電子的空間運動狀態(tài)稱為原子軌道 4 電子云模型 2 原子軌道的圖像描述 電子云的形狀 s軌道的電子云呈球形p軌道的電子云呈紡錘形 1 對于高速運轉的微觀粒子 人們不能同時準確測定它的位置和速度 為了形象的表示電子在核外空間的分布狀況常用小黑點的疏密程度來表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小 點密集的地方 表示電子在那里出現(xiàn)的概率大 還可以用顏色的濃淡表示 這種形象地描述電子在空間出現(xiàn)的概率大小的圖形稱為電子云 課堂互動講練 特別提醒 1 一般而言 n越大 電子離核的平均距離越遠 能量越高 2 在同一個電子層中 可有不同的能級 3 第n電子層所含的原子軌道總數(shù)為n2 核外電子的運動狀態(tài)總數(shù)為2n2 下列說法中正確的是 A 一般而言 n越大 電子離核平均距離越遠 能量越低B 一般n越大 電子層中的能級數(shù)越多C 對于確定的n值 其原子軌道數(shù)為2n2個D 自旋狀態(tài)隨原子軌道的具體情況而確定 解析 隨n值增大 電子離核越來越遠 但電子能量越來越高 電子層數(shù)越大 其能級數(shù)越大 如n 1 K層只有s能級 n 2 L層有s p能級 n 3 M層有s p d三個能級 一個電子層上的原子軌道數(shù)為n2 一個電子有兩種自旋狀態(tài) 向上或向下 一個電子層容納的最多電子數(shù)為2n2 自旋狀態(tài)與原子軌道無關 答案 B 變式訓練1在基態(tài)多電子原子中 關于核外電子能量的敘述錯誤的是 A 最易失去的電子能量最高B 電子在不同運動狀態(tài)時所具有的能量是不同的C p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量D 在離核最近區(qū)域內(nèi)運動的電子能量最低 解析 選C 能量越高的電子在離核越遠的區(qū)域內(nèi)運動 也就越容易失去 A B正確 同一層即同一能級中的p軌道電子的能量一定比s軌道電子能量高 但外層s軌道電子能量則比內(nèi)層p軌道電子能量高 C錯誤 電子首先進入能量最低 離核最近的軌道 D正確 1 電子云圖中的小黑點不代表一個電子 也不代表電子在某一時刻在此一定出現(xiàn)過 2 單位體積內(nèi)小黑點的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小 點稀疏的地方表示電子在那里出現(xiàn)的概率小 點密集的地方表示電子在那里出現(xiàn)的概率大 3 離核越近 電子出現(xiàn)的概率越大 電子云越密集 如2s軌道的電子云比1s軌道的電子云疏散 4 s軌道的電子云呈球形 只有一種空間伸展方向 p軌道的電子云分別相對于x y z軸對稱 有三種空間伸展方向 2011年山東濟南高二質(zhì)檢 如圖是2pz軌道電子云的示意圖 請觀察圖 并判斷下列說法中不正確的是 雙選 A 2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布是z軸對稱B 點密集的地方表明電子出現(xiàn)的機會多C 電子先沿z軸正半軸運動 然后在負半軸運動D 2pz軌道形狀為兩個橢圓面 2pz軌道電子云示意圖 思路點撥 由于電子在核外運動沒有確定的軌道和速度 也不能預測某時刻的位置 人們只能用統(tǒng)計圖示的方法來形象地描繪電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率大小 并不是一種真實的圖形 解析 電子云是電子在一定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)概率大小的圖形 它并不是電子運動的實際軌跡 或軌道 故C錯 電子云的疏密表示了電子在該區(qū)域出現(xiàn)機會的多少 越密集 說明出現(xiàn)機會越多 故B對 觀察該圖可知A對 該p軌道為紡錘形 或啞鈴形 D錯 答案 CD 變式訓練2下列說法中不正確的是 A 電子云通常是用小黑點來表示電子的多少B 能量高的電子在離核遠的區(qū)域運動 能量低的電子在離核近的區(qū)域運動C 處于最低能量的原子叫基態(tài)原子D 電子云表示電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少 知識小結 1 原子軌道 量子力學中單個電子的空間運動狀態(tài)2 每層的能級數(shù) 電子層數(shù) n 每層的軌道數(shù) 電子層數(shù)的平方 n2 每層最多容納的電子數(shù)為 2 電子層數(shù)的平方 2n2 電子云 描述電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形s軌道的電子云呈球形 p軌道的電子云呈紡錘形 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全