高中化学 2.1.1 原子核外电子的运动同步课件 苏教版选修3.ppt

第一单元原子核外电子的运动 第1课时原子核外电子的运动 通过前面的学习 我们对原子结构已经有了哪些认识 提示原子是由原子核和核外电子构成的 原子核带正电荷 电子带负电荷 原子核由质子和中子构成 质子带正电 中子不带电 提示不同 提示核外电子在原子核周围空间做高速运动 1 2 在多电子原子中 核外电子的能量相同吗 3 核外电子是如何运动的 1 了解人类对原子结构的认识历史 2 掌握原子核外电子的运动特征 质子带 电荷 中子 电 电子带 电荷 但 所以原子是电中性的 质量数 a 质子数 z 中子数 n 三者之间的关系为 笃学一人类对原子结构的认识 1 原子一般是由 等基本微粒构成的 2 3 4 质子数 数 数 数 质子 中子 电子 正 不带 负 数等于电子数 质量数 a 质子数 z 中子数 n 原子核外电子 核电荷 原子序 质子 原子模型 原子模型 原子模型 原子模型 电子云模型 由于道尔顿最早提出了原子论 合理解释了当时的一些化学现象和规律 给化学奠定了唯物主义理论基石 所以道尔顿被誉为近代化学之父 5 原子结构模型的演变过程 道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔 笃学二原子核外电子的运动特征 1 画出下列原子的原子结构示意图 在含有多个电子的原子里 由于电子的 是不相同的 因此 它们运动的区域也不同 通常能量低的电子在离核 的区域运动 而能量高的电子在离核 的区域运动 按原子核外电子能量的差异 将核外区域分为不同的电子层 并用符号 表示 k o电子层所容纳的最多电子数分别是 如电子层序数为n 每个电子层最多可容纳的电子数为 2 电子层 k l m n o p q 50 近 远 2n2 2 8 18 32 能量 实验和量子力学研究表明 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 轨道的类型不同 也不同 人们常用小写的英文字母 分别表示不同形状的轨道 s轨道呈 形 p轨道呈 形 d轨道和f轨道较复杂 形状相同的原子轨道在原子核外空间有不同的伸展方向 s轨道只有 轨道 p轨道在空间有 3个伸展方向 所以p轨道包括 3个轨道 d轨道有 个伸展方向 个轨道 f轨道有 个伸展方向 有 个轨道 3 原子轨道 原子轨道 轨道的形状 s p d f 球 纺锤 一个 x y z px py pz 5 5 7 7 为了表明原子核外电子所处的轨道 人们将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s p d f结合起来表示原子轨道 第一电子层只有一个轨道 用 表示 第二电子层有 轨道 用 表示 共 个轨道 第三电子层有 轨道 用 表示 共 个轨道 第四电子层有s p d f轨道 用 轨道表示 共 个原子轨道 原子核外电子还有一种称为 的运动 可以有 种不同的状态 通常用 和 来表示不同的自旋状态 4 电子自旋 1s s p 2s 2p 4 s p d 3s 3p 3d 9 4s 4p 4d 4f 16 自旋 两 某元素rn 核外有x个电子 该元素的某种原子质量数为a 则该原子的中子数为 a a x nb a x nc a x nd a x n解析rn 核外有x个电子 则r原子电子数为x n 又因为质子数 核外电子数 所以该原子的中子数为a x n a x n 答案a 慎思1 电子作为微观粒子 其运动特征与宏观物体的运动特征有着明显的区别 下列关于电子运动特征的叙述中 正确的是 a 电子的运动根本就不存在运动轨迹b 电子在原子核周围的空间内围绕原子核做圆周运动 只不过每一个圆周的半径不同而已c 电子的运动速率特别快 所以其能量特别大d 电子的运动速率特别快 运动范围特别小 不可能同时准确地测定其位置和速度 慎思2 解析电子的存在是客观事实 每一个瞬间肯定都有客观存在的位置 所以肯定存在运动轨迹 只不过这个运动轨迹到底是什么样的 两个相邻的时间间隔内有什么关系就不能确定了 电子的运动速率虽然很快 但是其质量特别小 所以其能量也不会特别大 电子的运动速率特别快 运动范围特别小 故不能准确地测定其位置和速度 答案d 比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低 1 2s 3s 2 2s 3d 3 3p 3s 4 4f 6f 5 3px 3py 3pz 解析本题所考查的是不同原子轨道的能量高低 相同电子层上不同原子轨道能量的高低顺序 ns 4 5 慎思3 以下原子轨道符号错误的是 a 5sb 2dc 3fd 6p解析第2电子层无d原子轨道 第3电子层无f原子轨道 答案bc1s 4p 2s 3s 4f 4s原子轨道能量高低顺序为 答案1s 2s 3s 4s 4p 4f 慎思4 慎思5 1 原子的组成和特点 要点一 原子组成和特点 核质子z个中子 a z 个 电子z个 原子核 2 构成原子的粒子及其性质 1 原子不显电性 原因是原子核内质子数等于核外电子数 并且一个质子和一个电子所带的电量相等 电性相反 中子不显电性 2 原子体积很小 原子核体积更小 仅为原子体积的几千万亿分之一 因此 原子内原子核外有较大空间 3 原子质量小 一个12c原子质量约为1 993 10 26kg 4 原子内原子核的密度非常大 约为金属铀的密度 19 07g cm 3 的5 1012倍 3 原子的特点 分析发现 某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28mg 该同位素的原子核内的中子数是 a 12b 14c 16d 18答案c 例1 质子数 中子数 质量数 13c nmr 核磁共振 15n nmr可用于测定蛋白质 核酸等生物大分子的空间结构 库尔特 维特里希等人为此获得了2002年诺贝尔化学奖 下面有关13c 15n的叙述 正确的是 a 13c与15n具有相同的中子数b 13c与c60互为同素异形体c 15n与14n互为同位素d 15n的核外电子数与中子数相同解析a项中二者的中子数分别为7 8 同素异形体指的是单质 b项错 15n的核外电子数为7 而中子数为8 故d项错 答案c 体验1 1 卢瑟福的有核原子结构模型科学家们根据实验事实 经过推理提出原子结构模型 再根据新发现的实验事实对提出的原子结构模型进行修正 提出新的原子结构模型 1911年 英国物理学家卢瑟福通过 粒子的散射实验 第一次提出了原子结构有核模型 他认为原子的质量主要集中在原子核上 电子在原子核外空间高速运动 卢瑟福被人们称为 原子之父 要点二 人类对原子结构的认识历史 1 人类对原子结构的认识历史 2 玻尔原子结构模型1913年 丹麦物理学家玻尔研究了氢原子光谱后 根据量子论的观点 突破传统束缚 提出了新的原子结构模型 原子核外电子在一系列稳定轨道上运动 核外电子在这些稳定轨道上运动时 既不放出能量 也不吸收能量 不同的原子轨道具有不同的能量 轨道能量的变化是不连续的 即量子化的 3 量子力学观点和电子云模型量子力学指出 原子核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律 核外电子的运动 没有确定轨道 不能同时准确测知所在位置和运动速度 也不能描绘其运动轨迹 只能采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的机会多少 电子云 电子在原子核外空间一定区域范围内出现 就好像一团带负电荷的云雾一样笼罩在原子核的周围 我们形象地称为 电子云 电子云图中小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比 处于能量最低状态的氢原子的电子云示意图 电子在核外空间出现的机会是有规律的 如氢原子核外电子 当处于能量最低状态时 电子主要在原子核周围的球形区域内运动 运动区域距离核近 电子出现的机会大 运动区域距离核远 电子出现的机会小 用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的大小所得的图形叫做电子云图 2 电子云 下列有关电子云的叙述中 错误的是 a 电子云形象地表示了电子在核外空间某处单位体积内出现的概率b 电子云是用统计的方法描述电子运动状态的 所以是客观存在的c 基态氢原子电子云图是球形的 表示电子主要是在这个球内的空间出现d 电子云是电子运动的统计结果 它好像形成了一团带负电荷的云 包围在原子核的外边答案b 例2 在含有多个电子的原子里 能量高的电子 a 只在离核近的区域运动b 只在离核远的区域运动c 在离核近的区域出现的几率大d 在离核远的区域出现的几率大答案d 体验2 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 要点三 量子力学对核外电子运动状态的认识 1 2 各电子层包含的原子轨道数目和最多可容纳的电子数 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 1 相同电子层上原子轨道能量的高低 ns np nd nf 2 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s 3 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 3 按能量由低到高的顺序排列正确的一组是 a 1s 2p 3d 4sb 1s 2s 3s 2pc 2s 2p 3s 3pd 4p 3d 4s