高二化学选修3《物质结构与性质》原子核外电子的运动(公开课).ppt

南京金陵中学 邢启华 物质结构与性质 原子核外电子的运动 3 1803 一、人类对原子结构的认识历史 科学家认识原子结构的过程： 新实验事实 原子模型 实验事实 新原子模型 推理 修正 ? 根据根据经典电磁学经典电磁学理论：理论： 带电微粒在力场中运动带电微粒在力场中运动 产生电磁辐射产生电磁辐射 电子能量逐渐降低电子能量逐渐降低 电子的运动轨道越来越小电子的运动轨道越来越小 最终将与原子核相撞最终将与原子核相撞 原子毁灭原子毁灭 3 1803 一、人类对原子结构的认识历史 按距核远近划分壳层 能层(电子层) 、7 n越大，离核距离越远 、Q 符号 电子能量越高 不同能层的能量的变化不连续，是量子化的. 通常电子尽可能处在离核最近的轨道运动， 此时原子的能量最低，原子处于基态。 电子吸收了能量（如光能、热能）可能跃 迁到离核较远的轨道,此时原子处于激发态。 处于激发态的电子 不稳定，可以跃迁回到 离核较近的轨道上，同 时释放出光能。 氢原子光谱特征谱线 氦 汞 钠原子特征光谱 能层n (电子层) 符 号 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 包含能级 (电子亚层) s、p、d s s、p s、p、d、f s、p、d、f s、p、d、f s、p、d、f 能级表示方法 1s 2s、2p 3s、3p、3d 二、能层与能级 2.不同能层，相同亚层 1.同能层，不同亚层 按s、p、d、f顺序递增 如: EnsEnpEndEnf 能量高低由n决定 如:E1sE2sE3s E2pE3pE4p E3dE4dE5d 3. 能级交错： 如：E4sE3dE4p 电子的填充顺序 3 1803 人类对原子结构的认识历史 二、电子云 电子在核外空间出现机会(概率)多少的形象化描述 假想:重叠数百万张氢原 子核外电子每个瞬间运动状 态的照片，得到统计效果图 要点： 1.是电子在核外空间出现的 概率统计结果，非真的云 2. 氢原子电子云球形 好像在原子核外 笼罩着一团电子形成 的云雾，形象地称为 电子云图。 电子云轮廓图 电子在核外空间经常出现的区域 电子出现概率约为90的空间所 形成的电子云轮廓图原子轨道 三、原子轨道： 1.定义：电子出现概率约为90的空间所 形成的电子云轮廓图 H原子电子运动的原子轨道为球形 1s原子轨道为球形 ns轨道均为球形 n越大,球半径越大 p轨道形状纺锤形 p能级电子云轮廓图p能级电子云图 p轨道的3种空间伸展方向 s 轨道 空间一种取向, 一个 s 轨道. p 轨道 三种空间取向, 三个 等 价 p 轨道. 能量相同，伸展方向不同 d 轨道 五个等价d 轨道. f 轨道 七个等价f 轨道. 1.定义： 三、原子轨道 2.表征因子： s-球形 p-纺锤形 形状 空间伸展方向 大小 由电子出现概率约为90%的空间所形成的 电子云轮廓图 决定电子 能量高低 （能级） s-1种 p-3种 电子亚层 电子层（ 能层） 能层符号 六P 五O 四N 4f 4d 4p 4s 三 M 3d 3p 3s 二L2p 2s 一K1s 1 1 1 1 3 3 1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 5 5 7 7 轨道伸 展方向 轨道 总数 1 1 4 4 9 9 16 能级能级 轨道总数 (能层序数)2 = 四、 核外电子运动状态的描述： 电子层 电子亚层 电子云的伸展方向 决定能量高低 决定原子轨道 自旋方向：顺时针自旋 逆时针自旋 同一个原子轨道里的电子的自旋方向相反 电子的自旋状态 四 个 方 面 五、核外电子排布的原则 2.Pauling不相容原理：每个原子轨道至多容纳两 个自旋方向相反的电子. 1.能量最低原理：电子总是尽先占据能量最 低的原子轨道，然后再依次进入能量较高的 轨道，这样使整个原子处于能量最低状态. 第n能层轨道总数:n2 最多容纳的电子数:2n2 分别画出钠原子，钾原子的原子结构示意图 钠原子：钠原子：1s1s 2 2 2s2s 2 2 2p2p 6 6 3s3s 1 1 钾原子：钾原子：1s1s 2 2 2s2s 2 2 2p2p 6 6 3s3s 2 2 3p3p 6 6 4s4s 1 1 电子排布式 练习： 试分别写出17Cl、22Ti、 2