高中化学物质结构与性质课件112量子力学对原子核外电子运动状态的描述课件（46张）

第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述第1章

第1节

原子结构模型学习目标定位1.知道描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。2.理解用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。内容索引新知导学——新知探究

点点落实达标检测——当堂检测

巩固反馈新知导学1.电子层通常，我们用量子数n来描述电子离核的远近，习惯上称为

。n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。n越

，电子离核的平均距离越远、能量越

。2.能级当量子数n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。例如，n＝1时，有1个

能级；n＝2时，有1个

能级和1个

能级；n＝3时，有1个

能级，1个

能级和1个

能级；等等。一、原子轨道电子层大高sspspd3.原子轨道原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。当n＝1时，有1个原子轨道，记作1s；当n＝2时，有4个原子轨道，记作2s、

、

、

；当n＝3时，有9个原子轨道，记作

、

、

、

，此外还有5个d轨道；等等。具体情况见下表。量子数n符号能级符号原子轨道原子轨道数n＝1Ks1s__n＝2Ls2s__p2p__2px2py2pz3s3px3py3pz113n＝3Ms3s__p3p__d3d__……………4.电子的“自旋”处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“

”和“

”表示。↑↓351归纳总结1.原子核外电子运动状态的描述(1)在多电子原子中，核外电子处于不同的

，电子层序数(主量子数)n越大，电子离核

，能量

。(2)处于同一电子层的电子，

可能不同，可以把它们分成若干个不同的能级，用

等符号表示，其能量为

，能级数等于电子层数。电子层越远越高s、p、d、fns<np<nd<nf能量(3)同一能级中，根据电子

的不同，可分为若干个不同的原子轨道，同一能级上的原子轨道的能量

，每个电子层中原子轨道总数为n2个。(4)处于同一个原子轨道上的电子有

种不同的自旋状态。在同一个原子中

两个运动状态完全相同的电子。运动方向相同两不存在2.不同原子轨道的能量大小关系1.下列叙述正确的是A.各电子层的原子轨道数按s、p、d的顺序分别为1、3、5B.各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束C.各电子层含有的能级数为n－1D.各电子层含有的原子轨道数为2n2√答案解析方法规律活学活用解析各能级的原子轨道数取决于原子轨道在空间的分布情况，s、p、d能级分别含有1、3、5个原子轨道，A项正确；各电子层的能级都是从s能级开始，但能级数等于电子层数，不一定到f能级结束，B、C项错误；各电子层含有的原子轨道数为n2个，D项错误。方法规律方法规律

1.各电子层的能级都从s能级开始，能级数＝电子层数。并不是每个电子层都有s、p、d、f能级，如K层只有s能级，L层有s、p能级，M层有s、p、d能级。2.各电子层含有的原子轨道总数为n2。2.下列关于电子层与能级的说法中正确的是A.原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2B.电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数C.同是s能级，在不同的电子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，但自旋方向相同√答案解析易错警示解析A项中每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2；C项中不同电子层中的s能级容纳的最多电子数都是2个；D项中1个原子轨道里容纳的2个电子的自旋方向应相反。易错警示

1.无论哪一电子层，s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。2.同一原子轨道最多容纳2个电子，而且运动状态不同，同一原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子，核外有多少个电子，就有多少种运动状态。1.原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小(9.1×10－31kg)，带

电荷；(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间

。2.电子在核外空间做高速运动，

确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的

。(1)通常用单位体积内小点的

表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。这种形象地描述电子在____________________________的图形称为电子云图。二、电子云与原子轨道的图形描述负很大不能概率疏密程度空间单位体积内出现的概率大小(2)电子在1s轨道的电子云图如图所示。1s轨道上的电子云图呈

，离核越近，单位体积内电子出现的概率越

。球形对称大相关视频3.几种原子轨道的图形描述图1给出的是1s原子轨道、2s原子轨道和3s原子轨道的示意图，图2给出的是同能级中三个p原子轨道的示意图。相关视频(2)p原子轨道在三维空间分布的特征是三个p原子轨道分别相对于

对称，轨道的形状为相同大小的

形。即三个p原子轨道都是相同大小的、具有轴对称性的

形，它们分别沿_________三个相互垂直的方向伸展。量子数n不同时，p原子轨道的形状

、大小

，2p<3p<4p<…(3)同理，d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。x、y、z轴哑铃哑铃x、y、z轴相同不同原子轨道示意图可归纳如下：(1)s原子轨道在三维空间分布的图形是

形。即s原子轨道具有

。量子数n不同时，s原子轨道的形状

、大小

，1s<2s<3s<…球球对称性相同不同1.电子云图(1)电子云图中的小点不代表电子。小点疏密程度表示电子在原子核外出现

的大小。(2)离核越近，电子出现的

，电子云越密集。如1s电子云比2s电子云更密集，2s电子云比1s电子云疏散。(3)s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p能级的电子云为哑铃形，有三种空间伸展方向。归纳总结概率概率越大2.原子轨道(1)同一电子层，不同能级其原子轨道形状不同，数目不同，能量不同。(2)不同电子层，同种能级其原子轨道形状相似，半径不同，能量不同。(3)s能级只有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。A.一个小黑点表示1个自由运动的电子B.1s轨道的电子云形状为圆形的面C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现概率的大小√答案解析3.观察1s轨道上电子云示意图，判断下列说法正确的是易错警示活学活用解析尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率大，在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在核外出现概率的大小，点密表示电子在那里出现的概率大，反之则小。由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。易错警示易错警示电子云图中的一个小点不代表一个电子，电子云图中点的疏密表示电子出现概率的多少，离核越近，电子出现的概率越大，点越密集。4.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B.s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p轨道呈哑铃形，在空间有两个伸展方向D.与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子层的增大而

增大√答案解析规律总结解析电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，A项错误；原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的概率大，在此区域外出现的概率小，B项错误；p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，C项错误；由于按2p、3p……的顺序，电子的能量依次增大，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。规律总结规律总结

1.原子轨道不是固定轨迹，也不是圆周轨道，电子云图是电子运动的概率图，有一定的形状和伸展方向。2.不同电子层的s(或p)原子轨道(电子云)形状相似，其半径与电子层数有关，并随电子层数增大而增大。学习小结原子核外电子可看作是在某一电子层的某一能级中的某一轨道上运动的，并有一定的自旋状态。这也就决定了每一个电子层、能级中的原子轨道数，以及所容纳的电子总数。量子数(n)1234…n电子层符号KLMN…

能级符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…

能级中轨道数1131351357…

电子层中轨道数14916…n2电子运动状态种数281832…2n2达标检测1.下列各电子层中不包含p能级的是A.M电子层

B.N电子层C.L电子层

D.K电子层12345解析K电子层只包括s能级，L电子层包括s、p能级，M电子层包括s、p、d能级，N电子层包括s、p、d、f能级。√答案解析62.下列原子轨道中，可容纳电子数最多的是A.5d B.6pC.4f D.7s12345解析能级中所含原子轨道的数目取决于能级种类，与电子层序数无关，s、p、d、f能级分别含有1、3、5、7个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个电子，所以4f轨道容纳电子数最多。√答案解析63.下列有关说法中正确的是A.一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低B.第n电子层中含有n个能级C.同一能级的不同原子轨道的能量是不同的D.处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态可能相同，也可能不同12345√答案解析6解析多电子原子中，电子层序数n越大，电子离核越远，能量越高；同一能级的不同原子轨道空间伸展方向不同，其能量相同；同一原子轨道上的电子其自旋方向一定不同，A、C、D项错误。4.对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法中正确的是A.电子云形状不同B.原子轨道的对称类型不同C.电子的能量不同D.电子云空间伸展方向不同12345解析2px、2py、2pz所表示的同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同。2px、2py、2pz的电子云，原子轨道都是哑铃形的，都是轴对称图形。在空间伸展方向上不同，D项正确。√答案解析6A.2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称B.点密集的地方表明电子出现的概率大C.电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动D.2pz轨道的形状为两个椭圆球12345√答案解析65.观察2pz轨道电子云示意图(如图所示)，下列说法中错误的是123456解析观察2pz轨道电子云示意图发现，处于2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，电子主要在xy平面的上、下方出现，A正确；电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现概率的大小，所以点密集的地方表明电子出现的机率大，B正确；在图中，电子在空间出现的概率分布关于z轴对称，电子云并不是电子的真实运动轨迹，C错误；2pz轨道电子云形状为两个椭圆球，而不是面，D正确。答案解析1234566.回答下列问题：(1)n＝2的电子层有___个能级，____种形状不同的电子云，有___个原子轨道，最多容纳____个电子。解析第2电子层有2s、2p两个能级，有s、p2种形状不同的电子云，有2s、2px、2py、2pz4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n＝2的电子层最多容纳8个电子。2248答案解析123456(2)用相应的符号描述主量子数n＝2的所有的原子轨道________________。解析n＝2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。2s、2px、2py、2pz(3)可正确表示原子轨道的是_____(填字母)。A.2s B.2d C.3p D.3f解析L电子层只有2s、2p能级，M电子层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。AC答案解析123456(4)处于一定空间状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象地描述。在基态14C原子中，核外存在____个运动状态不同的电子。解析电子在原子核外出现的概率密度分布图像一团云雾，因而形象地称为电子云，用于描述电子的概率密度分布。原子中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述，并具有两种自旋状态中的一种，因此多电子原子中，不同电子的运动状态不同，故14C原子核外有6个运动状态不同的电子。电子云6答案解析123456(5)基态Si原子中，电子占据的最高电子层符号为____，该电子层具有的原子轨道数为__