原子結構電子云與原子軌道fyp

1、 第一節(jié)第一節(jié)原子結構原子結構第一章第一章原子的原子的 組成組成核電荷數核電荷數= =核內質子數核內質子數= =核外電子數核外電子數質量數質量數= =質子數質子數+ +中子數中子數原子核原子核核外電子核外電子 質子質子 中子中子XAZ知識回顧知識回顧（1 1）先排能量低的電子層，）先排能量低的電子層，由里往外由里往外再排能再排能量高的電子層。量高的電子層。（2 2）每一層最多容納電子數：）每一層最多容納電子數：2n2n2 2個。個。（3 3）最外層電子數不超過）最外層電子數不超過8 8個（個（K K層為最外層層為最外層時不超過時不超過2 2個）。個）。（4 4）次外層電子數不超過）次外層電子數

2、不超過1818個，倒數第三層個，倒數第三層不超過不超過3232個。個。核外電子的分層排布規(guī)律核外電子的分層排布規(guī)律: : 1 1、 什么叫什么叫能能層？層？ 在含有多個電子的原子里在含有多個電子的原子里, ,電子分別在能量不同的區(qū)電子分別在能量不同的區(qū)域內運動域內運動, ,這種不同的區(qū)域這種不同的區(qū)域稱為電子層稱為電子層(n)(n)即能層即能層二、能層與能級二、能層與能級能層能層1 12 23 34 45 5n n符號符號K KL LM MN NO O 2 2 8 8 18 18 32 32 50 502n2n2 2二、能層與能級二、能層與能級1 1、能層、能層離核近離核近能量能量能級能級：(

3、電子亞層）電子亞層）在多電子原子中，在多電子原子中，同一能層同一能層的的電子的能量也可能不同，可以電子的能量也可能不同，可以將它們分為不同的能級將它們分為不同的能級（s s、p p、d d、f)f)2.2.各能層所包含的能級類型及各各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數能層、能級最多容納的電子數能層能層(n)(n) 一一二二三三四四五五六六七七符號符號K KL LM MN NO O P P Q Q能級能級( (l l) ) 1s1s 2s2s 2p2p 3s3s 3p3p 3d3d 4s4s 4p4p 4d4d 4f4f 最多容最多容納的電納的電子數子數2 22 26 62 26

4、 6 1010 2 26 6 1010 1414 2 28 8181832322n2n2 2能級數能級數= =能層序數能層序數 每一能層中，能級符號的順序是每一能層中，能級符號的順序是nsns、npnp、ndnd、nfnf（n n代表能層）代表能層） 任意能層總是從任意能層總是從s s能級開始，且能級數能級開始，且能級數= =該能層該能層序數。序數。例如第三能層有例如第三能層有 3 3 能級，分別是能級，分別是3s 3s 3p 3p 3d3d。 以以s s、p p、d d、f f各能級最多容納的電子數依各能級最多容納的電子數依次為次為1 1、3 3、5 5、7 7的的2 2倍。倍。1.1.原子

5、核外電子的每一個能層最多可容原子核外電子的每一個能層最多可容納的電子數與能層的序數（納的電子數與能層的序數（n n）之間存在）之間存在什么關系？什么關系？3.3.英文字母相同的不同能級中，所容納的英文字母相同的不同能級中，所容納的最多電子數是否相同？最多電子數是否相同？2.2.不同的能層分別有多少個能級，與能不同的能層分別有多少個能級，與能層的序數（層的序數（n n）之間存在什么關系？）之間存在什么關系？學與問學與問2n2每個能層每個能層(n)(n)中，能級符號的順序中，能級符號的順序是是_ _任一能層，能級數任一能層，能級數=_=_數數s s、p p、d d、f f可容納的電子數依次是可容納

6、的電子數依次是_ _ nsns、npnp、ndnd、nfnf 小結：小結： 能層序能層序2 6 10 142 6 10 14太陽電子云與原子軌道電子云與原子軌道宏觀物體的運動特征宏觀物體的運動特征 可以準確地測出它們在某一時可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；刻所處的位置及運行的速度；可以描畫它們的運動軌跡?？梢悦璁嬎鼈兊倪\動軌跡。H原子結構模型電子的運動特征與行星相同嗎？微觀物體的運動特征：微觀物體的運動特征： 電子的質量很小，只有電子的質量很小，只有9.119.111010- -3131千克；千克； 相對于宏觀物體而言核外電子的相對于宏觀物體而言核外電子的運動范圍很小；運動

7、范圍很??； 電子的運動速度很大；電子的運動速度很大； 沒有固定的軌跡沒有固定的軌跡測不準測不準核外電子運動狀態(tài)的描述核外電子運動狀態(tài)的描述l電子云：描述核外電子運動特征的圖象。電子云：描述核外電子運動特征的圖象。l電子云中的小黑點：并不是表示原子核外的一電子云中的小黑點：并不是表示原子核外的一個電子個電子, ,而是表示電子在此空間出現的機率。而是表示電子在此空間出現的機率。l電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述核外空間的概率密度分布的形象化描述電子云的演示電子云的演示五、電子云與原子軌道五、電子云與原子軌道原子軌道：

8、電子云的輪廓圖（原子軌道：電子云的輪廓圖（90%）S S能級的原子軌道圖能級的原子軌道圖* * S S能級的原子軌道是球形對稱的能級的原子軌道是球形對稱的. .* * 能層序數能層序數n n越大越大, ,原子軌道半徑越大原子軌道半徑越大 能層序數越大原子軌道的半徑能層序數越大原子軌道的半徑所有的所有的S能級原子軌道都是能級原子軌道都是形的，形的，球球1S能層只有個軌道能層只有個軌道S S能級的原子軌道圖能級的原子軌道圖xyzxyzP P能級的原子軌道能級的原子軌道xyz* * P P能級的原子軌道是能級的原子軌道是啞鈴型的啞鈴型的, ,每個每個P P能級能級有有3 3個原子軌道個原子軌道, ,

9、它們它們相互垂直相互垂直, ,分別以分別以P Px x,P,Py y,P,PZ Z表示表示. . 這三個這三個軌道的能量相等軌道的能量相等 d d能級的原子軌道有能級的原子軌道有 個個. . d能級的原子軌道能級的原子軌道5能級與原子軌道數和容納電子數的關系能級與原子軌道數和容納電子數的關系 能級能級 s s p p d d f f最多容最多容納的電納的電子數子數原子軌原子軌道數道數一個原子軌道最多容納一個原子軌道最多容納個電子個電子1.最低能量原理最低能量原理電電子在原子軌道上的排子在原子軌道上的排布，要盡可能使電子布，要盡可能使電子的能量最低。的能量最低。四四核外電子排布規(guī)則核外電子排布規(guī)

10、則2.泡利不相容原理泡利不相容原理每個原子軌道每個原子軌道最多只能容納兩個電子，且自旋方最多只能容納兩個電子，且自旋方向必須相反向必須相反3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則-電子在等價軌道上排布時，電子在等價軌道上排布時，總是盡可能分占不同的軌道，且自旋方向總是盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同相同He原子的核外電子排布原子的核外電子排布N原子的核外電子排布原子的核外電子排布畫出24Cr 的軌道排布式洪特規(guī)則的特例：洪特規(guī)則的特例：在等價軌道的全充滿（在等價軌道的全充滿（p6，d10，f14）、半充滿（）、半充滿（p3，d5，f7）全空時）全空時(p0,d0,f0)的狀態(tài)，具有較低的能量和較的狀態(tài)，具有較

11、低的能量和較大的穩(wěn)定性。大的穩(wěn)定性。1s22s22p63s23p64s23d44s13d5結構示意圖：能直觀地反映核內的質子數和結構示意圖：能直觀地反映核內的質子數和核外的電子層數及各能層上的電子數。核外的電子層數及各能層上的電子數。電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數。能級和各能級上的電子數。軌道表示式：能反映各軌道的能量的高低及軌道表示式：能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況，自旋方向。各軌道上的電子分布情況，自旋方向。 思考：寫出思考：寫出NeNe原子的軌道表示式原子的軌道表示式1s2s2p那么那么O原子的軌道

12、表示式原子的軌道表示式怎么寫呢？怎么寫呢？1s2s2p課堂練習 用軌道表示式表示出鐵原用軌道表示式表示出鐵原子的核外電子排布子的核外電子排布洪特規(guī)則洪特規(guī)則泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理4、以下是表示鐵原子的以下是表示鐵原子的3 3種不同化學用語。種不同化學用語。 鐵原子結構示意圖鐵原子結構示意圖鐵原子電子排布式鐵原子電子排布式鐵原子電子排布圖鐵原子電子排布圖（軌道表示式）（軌道表示式）1s22s22p63s23p63d64s24.4.補充規(guī)則補充規(guī)則相對穩(wěn)定的狀態(tài)相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿（全充滿（p p6 6，d d1010，f f1414）全空時（全空時（p p0 0，d d0 0，

13、f f0 0）半充滿（半充滿（p p3 3，d d5 5，f f7 7）1.1.寫出寫出2424Cr、29Cu的電子排布式和的電子排布式和軌道表示式軌道表示式2.2.某元素的原子，某元素的原子，3p3p能級有兩個未能級有兩個未成對電子，則該原子可能是？成對電子，則該原子可能是？3.3.當碳原子的核外電子排布由當碳原子的核外電子排布由轉變?yōu)檗D變?yōu)闀r，下列說法正確的是時，下列說法正確的是：A.A.碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài) B.B.碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)C .C .碳原子要從外界環(huán)境中吸收能量碳原子要從外界環(huán)境中吸收能量D.D.碳原子要向外界環(huán)境釋放能量碳原子要向外界環(huán)境釋放能量A CA C基態(tài)碳基態(tài)碳原子的最外能層的各能級中，電子排布原子的最外能層的各能級中，電子排布的方式正確的是的方式正確的是A B C D基態(tài)原子的基態(tài)原子的4s4s能級中只有能級中