苏教版选修三 专题2第1单元 原子核外电子的运动 课件（44张）.ppt

开天辟地 原子的诞生 1 现代大爆炸宇宙学理论 宇宙 大爆炸 大量氢 少量氦 极少量锂 其他元素 原子核的熔合反应 约2h后 诞生于 2 氢是宇宙中最丰富的元素 是所有元素之母 3 所有恒星仍在合成元素 但这些元素都是已知的 4 地球上的元素绝大多数是金属 非金属 包括稀有气体 仅22种 原子的发现史 1 古希腊原子论 2 道尔顿原子模型 1803年 3 汤姆生原子模型 1904年 4 卢瑟福原子模型 1911年 5 玻尔原子模型 1913年 6 电子云模型 1926年 回忆 一 人类对原子结构的认识 卢瑟福 原子之父 原子模型 1911年 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同的轨道运转 就象行星环绕太阳运转一样 行星系式 原子模型 核式模型 玻尔原子模型 1913年 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 电子分层排布模型 玻尔的电子分层排布模型 1 原子核外电子在一系列稳定的轨道一运动 这些称为原子轨道 能级或电子亚层 2 不同的原子轨道具有不同的能量 原子轨道的能量变化是不连续的 3 原子核外电子可以有能量不同的轨道上发生跃迁 回顾 电子在原子核外空间是怎样排布的 1 核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层 然后由里向外 依次排布在能量逐步升高的电子层 2 原子核外各电子层最多容纳2n2个电子 3 原于最外层电子数目不能超过8个 k层为最外层时不能超过2个电子 4 次外层电子数目不能超过18个 k层为次外层时不能超过2个 倒数第三层电子数目不能超过32个 1 原子核外电子的运动特征 质量极小 约为质子或中子的1 1836 运动空间极小 运动范围的直径数量级为10 10m 极高速运动 接近光速 无法同时测定其速度和位置 归纳 五彩缤纷的焰火 能量最低原理 基态与激发态 光谱 1 能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态 2 基态原子与激发态原子 处于最低能量的原子叫基态原子 当基态原子的电子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级成为激发态原子 3 基态 激发态的相互转化与能量转化的关系 基态原子 激发态原子 电子吸收能量 电子释放能量 4 光谱与光谱分析 1 光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱 2 光谱分析 利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素 用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱 原子核外电子运动的描述方法 由于以上特征 电子运动不能用牛顿运动定律来描述 只能用统计的观点来描述 我们不可能像描述宏观运动物体那样 确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何 而只能确定它在原子核外各处出现的概率 该统计图示即电子云 好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围 人们形象的称为电子云 电子云 注意 a 小黑点的含义b 小黑点疏密的含义c h原子电子云的形状 1 像一团带负电荷的云雾 2 小黑点的疏密表示电子在核外空间一定范围内出现的机会大小 3 核外电子能量底的离核近 能量高的离核远 二 原子核外电子的运动特征 1 各电子层所包含的原子轨道类型及各电子层 原子轨道最多容纳的电子数 电子层 能层 与原子轨道 能级 原子轨道 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原子轨道上运动 轨道的类型不同 轨道的形状也不同 用s p d f分别表示不同形状的轨道 形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向 s轨道的形状 球形 p轨道的形状 纺锤形 哑铃形 d轨道的形状 花瓣形 原子轨道的特点 s原子轨道是球形的 p原子轨道是纺锤形的 s轨道是球形对称的 所以只有1个轨道 p轨道在空间上有x y z三个伸展方向 所以p轨道包括px py pz3个轨道 d轨道有5个伸展方向 5个轨道 f轨道有7个伸展方向 7个轨道 每一电子层数 n 各原子轨道的取值 ns n 1 np n 2 nd n 3 nf n 4 3 每一电子层最多可容纳2n2个电子 以s p d f 排序的各原子轨道可容纳的最多电子数依次为1 3 5 7 的二倍 2 各电子层 原子轨道中电子能量的高低 同一电子层中不同的原子轨道 形状相同的不同原子轨道 能级 的能量高低顺序 1s 2s 3s 4s 2p 3p 4p 3d 4d e ns e np e nd e nf 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 1 4d轨道中最多容纳电子数为 a 2b 10c 14d 18 练习 2 下列轨道含有轨道数目为3的是 a 1sb 2pc 3pd 4d 3 第三电子层含有的轨道数为 a 3b 5c 7d 9 b bc d 4 下列关于电子层与原子轨道类型的说法中不正确的是 a 原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2b 任一电子层的原子轨道总是从s轨道开始 而且原子轨道类型数目等于该电子层序数c 同是s轨道 在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的d 1个原子轨道里最多只能容纳2个电子 c 3 电子的自旋 电子的自旋方式有两种 顺时自旋和逆时自旋 分别用 和 表示 电子自旋状态自旋平行 自旋相反 注 每个原子轨道最多只能排布两个自旋相反的电子 三 原子核外电子的排布 1 能量最低原理原子核外电子尽先占有能量最低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 这样使整个体系能量最低 原子轨道的能量关系如下 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 电子排布要遵循的原理 2 泡利不相容原理每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子 3 洪特规则在能量相同的轨道上的电子 将尽先分占不同轨道而且自旋状态相同 2 电子排布式 na 1s22s22p63s1 电子层数 该能级上排布的电子数 原子轨道符号 k l m fe 1s22s22p63s23p63d64s2 k l m n 按能层次序书写并填充入电子 注意 并不是所有基态原子的核外电子都符合简单的原理 结果 24cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29cu 1s22s22p63s23p63d104s1 24cr 29cu 47ag 79au的核外电子排布式 并比较外围电子层排布的异同 洪特规则特例 当原子核外电子在能量相等的轨道上排布时 轨道上全空 p0 d0 f0 半满 p3 d5 f7 全满 p6 d10 f14 结构时能量较低 3 简化电子排布式 如 na 1s22s22p63s1 ne 3s1 对于电子排布式书写较为复杂 我们把内层已经达到稀有气体结构的部分用稀有气体加中括号方法代替 简化为 原子实 写出氧 硅 铁的简化电子排布式 o 1s22s22p4 he 2s22p4 简化为 si 1s22s22p63s23p2 简化为 ne 3s23p2 fe 1s22s22p63s23p63d64s2 简化为 ar 3d64s2 练一练 例题解析 例1若某基态原子的外围电子排布为3d14s2 则下列说法正确的是 a 该元素基态原子中共有3个电子b 该元素原子核外有4个电子层c 该元素原子最外层共有3个电子d 该元素原子m能层共有8个电子 b 例2下列有关认识正确的是 a 各能级的原子轨道数按s p d f的顺序分别为1 3 5 7b 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束c 各能层含有的能级数为n 1d 各能层含有的电子数为2n2 a 例3下列粒子中 电子排布式为1s22s22p63s23p6的有 a sc3 b mg2 c cl d br bc ac 例5下列电子排布原子轨道顺序 实质是各能级能量高低 若以e nl 表示某能级的能量 以下各式中正确的是 a e 4s e 3s e 2s e 1s b e 3d e 4s e 3p e 3s c e 5s e 4f e 4s e 3d d e 5s e 4s e 4f e 3d ab 4 轨道表示式 轨道表示式的书写格式 元素符号 轨道框 一个轨道一个框 能量相同的轨道连在一起 电子自旋状态 用 表示 轨道符号 轨道框下面 如na 当碳原子的核外电子排布由 转变为 时 下列说法正确的是 a 碳原子由基态变为激发态b 碳原子由激发态变为基态c 碳原子要从外界环境中吸收能量d 碳原子要向外界环境释放能量 ac 练一练 1 原子实 原子核外内层电子已达到稀有气体结构的部分2 外围电子排布式 原子电子排布式中省去原子实的剩余部分3 价电子 主族元素的外围电子排布式 也就是主族元素的最外层电子4 基态 最低能量状态 如处于最低能量状态的原子称为基态原子 几个名词 习题精练 1 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 a al1s22s22p63s23p1b o2 1s22s22p6c na 1s22s22p6d si1s22s22p2 2 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 3p c 3 若n 3 以下能级符号错误的是 a npb nfc ndd ns b 3 写出下列元素基态原子的电子排布式 5 br ca 3 si 2 p n 1s22s22p3 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p5 4 写出下列元素原子的简化电子排布式 na p cu rb be mn ne 3s1 ne 3s23p3 kr 4s1 ar 3d104s1 he 2s2 ar 3d54s2 或 ne 3s23p63d54s2 5 写出下列粒子的符号 最外能层电子数是次外能层电子数