高中化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件112量子力學(xué)對原子核外電子運動狀態(tài)的描述課件（46張）

第2課時量子力學(xué)對原子核外電子運動狀態(tài)的描述第1章

第1節(jié)

原子結(jié)構(gòu)模型學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道描述原子核外電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)的含義。2.理解用四個量子數(shù)描述原子核外電子的運動狀態(tài)。3.了解原子軌道和電子云的含義。內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)——新知探究

點點落實達標(biāo)檢測——當(dāng)堂檢測

鞏固反饋新知導(dǎo)學(xué)1.電子層通常，我們用量子數(shù)n來描述電子離核的遠近，習(xí)慣上稱為

。n的取值為正整數(shù)1,2,3,4,5,6，…，對應(yīng)的符號為K，L，M，N，O，P等。n越

，電子離核的平均距離越遠、能量越

。2.能級當(dāng)量子數(shù)n相同時，電子所具有的能量也可能不同，因此，對同一個電子層，還可分為若干個能級。例如，n＝1時，有1個

能級；n＝2時，有1個

能級和1個

能級；n＝3時，有1個

能級，1個

能級和1個

能級；等等。一、原子軌道電子層大高sspspd3.原子軌道原子中的單個電子的空間運動狀態(tài)用原子軌道來描述。當(dāng)n＝1時，有1個原子軌道，記作1s；當(dāng)n＝2時，有4個原子軌道，記作2s、

、

、

；當(dāng)n＝3時，有9個原子軌道，記作

、

、

、

，此外還有5個d軌道；等等。具體情況見下表。量子數(shù)n符號能級符號原子軌道原子軌道數(shù)n＝1Ks1s__n＝2Ls2s__p2p__2px2py2pz3s3px3py3pz113n＝3Ms3s__p3p__d3d__……………4.電子的“自旋”處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只能有兩種，分別用符號“

”和“

”表示?！?51歸納總結(jié)1.原子核外電子運動狀態(tài)的描述(1)在多電子原子中，核外電子處于不同的

，電子層序數(shù)(主量子數(shù))n越大，電子離核

，能量

。(2)處于同一電子層的電子，

可能不同，可以把它們分成若干個不同的能級，用

等符號表示，其能量為

，能級數(shù)等于電子層數(shù)。電子層越遠越高s、p、d、fns<np<nd<nf能量(3)同一能級中，根據(jù)電子

的不同，可分為若干個不同的原子軌道，同一能級上的原子軌道的能量

，每個電子層中原子軌道總數(shù)為n2個。(4)處于同一個原子軌道上的電子有

種不同的自旋狀態(tài)。在同一個原子中

兩個運動狀態(tài)完全相同的電子。運動方向相同兩不存在2.不同原子軌道的能量大小關(guān)系1.下列敘述正確的是A.各電子層的原子軌道數(shù)按s、p、d的順序分別為1、3、5B.各電子層的能級都是從s能級開始到f能級結(jié)束C.各電子層含有的能級數(shù)為n－1D.各電子層含有的原子軌道數(shù)為2n2√答案解析方法規(guī)律活學(xué)活用解析各能級的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在空間的分布情況，s、p、d能級分別含有1、3、5個原子軌道，A項正確；各電子層的能級都是從s能級開始，但能級數(shù)等于電子層數(shù)，不一定到f能級結(jié)束，B、C項錯誤；各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2個，D項錯誤。方法規(guī)律方法規(guī)律

1.各電子層的能級都從s能級開始，能級數(shù)＝電子層數(shù)。并不是每個電子層都有s、p、d、f能級，如K層只有s能級，L層有s、p能級，M層有s、p、d能級。2.各電子層含有的原子軌道總數(shù)為n2。2.下列關(guān)于電子層與能級的說法中正確的是A.原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為n2B.電子層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該電子層序數(shù)C.同是s能級，在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的D.1個原子軌道里最多只能容納2個電子，但自旋方向相同√答案解析易錯警示解析A項中每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2；C項中不同電子層中的s能級容納的最多電子數(shù)都是2個；D項中1個原子軌道里容納的2個電子的自旋方向應(yīng)相反。易錯警示

1.無論哪一電子層，s、p、d、f能級最多容納的電子數(shù)分別為1、3、5、7的2倍。2.同一原子軌道最多容納2個電子，而且運動狀態(tài)不同，同一原子中，不可能有運動狀態(tài)完全相同的兩個電子，核外有多少個電子，就有多少種運動狀態(tài)。1.原子核外電子的運動特點(1)電子的質(zhì)量很小(9.1×10－31kg)，帶

電荷；(2)相對于原子和電子的體積而言，電子運動的空間

。2.電子在核外空間做高速運動，

確定具有一定運動狀態(tài)的核外電子在某個時刻處于原子核外空間何處，只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的

。(1)通常用單位體積內(nèi)小點的

表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小。這種形象地描述電子在____________________________的圖形稱為電子云圖。二、電子云與原子軌道的圖形描述負很大不能概率疏密程度空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大小(2)電子在1s軌道的電子云圖如圖所示。1s軌道上的電子云圖呈

，離核越近，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越

。球形對稱大相關(guān)視頻3.幾種原子軌道的圖形描述圖1給出的是1s原子軌道、2s原子軌道和3s原子軌道的示意圖，圖2給出的是同能級中三個p原子軌道的示意圖。相關(guān)視頻(2)p原子軌道在三維空間分布的特征是三個p原子軌道分別相對于

對稱，軌道的形狀為相同大小的

形。即三個p原子軌道都是相同大小的、具有軸對稱性的

形，它們分別沿_________三個相互垂直的方向伸展。量子數(shù)n不同時，p原子軌道的形狀

、大小

，2p<3p<4p<…(3)同理，d原子軌道、f原子軌道等也都有相應(yīng)的圖像。x、y、z軸啞鈴啞鈴x、y、z軸相同不同原子軌道示意圖可歸納如下：(1)s原子軌道在三維空間分布的圖形是

形。即s原子軌道具有

。量子數(shù)n不同時，s原子軌道的形狀

、大小

，1s<2s<3s<…球球?qū)ΨQ性相同不同1.電子云圖(1)電子云圖中的小點不代表電子。小點疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)

的大小。(2)離核越近，電子出現(xiàn)的

，電子云越密集。如1s電子云比2s電子云更密集，2s電子云比1s電子云疏散。(3)s能級的電子云為球形，只有一種空間伸展方向。p能級的電子云為啞鈴形，有三種空間伸展方向。歸納總結(jié)概率概率越大2.原子軌道(1)同一電子層，不同能級其原子軌道形狀不同，數(shù)目不同，能量不同。(2)不同電子層，同種能級其原子軌道形狀相似，半徑不同，能量不同。(3)s能級只有1個原子軌道，p能級有3個原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。A.一個小黑點表示1個自由運動的電子B.1s軌道的電子云形狀為圓形的面C.電子在1s軌道上運動像地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)D.1s軌道電子云的點的疏密表示電子在某一位置出現(xiàn)概率的大小√答案解析3.觀察1s軌道上電子云示意圖，判斷下列說法正確的是易錯警示活學(xué)活用解析盡管人們不能確定某一時刻原子中電子的精確位置，但能夠統(tǒng)計出電子在什么地方出現(xiàn)的概率大，在什么地方出現(xiàn)的概率小。為了形象地表示電子在原子核外空間的分布狀況，人們常用小黑點的疏密程度來表示電子在核外出現(xiàn)概率的大小，點密表示電子在那里出現(xiàn)的概率大，反之則小。由圖可知，處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對稱，且電子在原子核附近出現(xiàn)的概率最大，離核越遠出現(xiàn)的概率越小。圖中的小黑點不表示電子，而表示電子曾經(jīng)出現(xiàn)過的位置。易錯警示易錯警示電子云圖中的一個小點不代表一個電子，電子云圖中點的疏密表示電子出現(xiàn)概率的多少，離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，點越密集。4.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B.s軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動C.p軌道呈啞鈴形，在空間有兩個伸展方向D.與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨電子層的增大而

增大√答案解析規(guī)律總結(jié)解析電子云是對電子運動的形象化描述，它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率，并非原子核真被電子云霧所包裹，A項錯誤；原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓，它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率大，在此區(qū)域外出現(xiàn)的概率小，B項錯誤；p軌道在空間有x、y、z3個伸展方向，C項錯誤；由于按2p、3p……的順序，電子的能量依次增大，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展，原子軌道的平均半徑逐漸增大。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)

1.原子軌道不是固定軌跡，也不是圓周軌道，電子云圖是電子運動的概率圖，有一定的形狀和伸展方向。2.不同電子層的s(或p)原子軌道(電子云)形狀相似，其半徑與電子層數(shù)有關(guān)，并隨電子層數(shù)增大而增大。學(xué)習(xí)小結(jié)原子核外電子可看作是在某一電子層的某一能級中的某一軌道上運動的，并有一定的自旋狀態(tài)。這也就決定了每一個電子層、能級中的原子軌道數(shù)，以及所容納的電子總數(shù)。量子數(shù)(n)1234…n電子層符號KLMN…

能級符號1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…

能級中軌道數(shù)1131351357…

電子層中軌道數(shù)14916…n2電子運動狀態(tài)種數(shù)281832…2n2達標(biāo)檢測1.下列各電子層中不包含p能級的是A.M電子層

B.N電子層C.L電子層

D.K電子層12345解析K電子層只包括s能級，L電子層包括s、p能級，M電子層包括s、p、d能級，N電子層包括s、p、d、f能級?！檀鸢附馕?2.下列原子軌道中，可容納電子數(shù)最多的是A.5d B.6pC.4f D.7s12345解析能級中所含原子軌道的數(shù)目取決于能級種類，與電子層序數(shù)無關(guān)，s、p、d、f能級分別含有1、3、5、7個原子軌道，每個原子軌道最多容納2個電子，所以4f軌道容納電子數(shù)最多?！檀鸢附馕?3.下列有關(guān)說法中正確的是A.一般而言，n越大，電子離核平均距離越遠，能量越低B.第n電子層中含有n個能級C.同一能級的不同原子軌道的能量是不同的D.處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)可能相同，也可能不同12345√答案解析6解析多電子原子中，電子層序數(shù)n越大，電子離核越遠，能量越高；同一能級的不同原子軌道空間伸展方向不同，其能量相同；同一原子軌道上的電子其自旋方向一定不同，A、C、D項錯誤。4.對于鈉原子的第二電子層的p軌道2px、2py、2pz間的差異，下列說法中正確的是A.電子云形狀不同B.原子軌道的對稱類型不同C.電子的能量不同D.電子云空間伸展方向不同12345解析2px、2py、2pz所表示的同一能級中的三個不同的原子軌道，其能量相同。2px、2py、2pz的電子云，原子軌道都是啞鈴形的，都是軸對稱圖形。在空間伸展方向上不同，D項正確?！檀鸢附馕?A.2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈z軸對稱B.點密集的地方表明電子出現(xiàn)的概率大C.電子先沿z軸正半軸運動，然后在負半軸運動D.2pz軌道的形狀為兩個橢圓球12345√答案解析65.觀察2pz軌道電子云示意圖(如圖所示)，下列說法中錯誤的是123456解析觀察2pz軌道電子云示意圖發(fā)現(xiàn)，處于2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布相對于z軸對稱，電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)，A正確；電子云中的小黑點疏密程度代表電子出現(xiàn)概率的大小，所以點密集的地方表明電子出現(xiàn)的機率大，B正確；在圖中，電子在空間出現(xiàn)的概率分布關(guān)于z軸對稱，電子云并不是電子的真實運動軌跡，C錯誤；2pz軌道電子云形狀為兩個橢圓球，而不是面，D正確。答案解析1234566.回答下列問題：(1)n＝2的電子層有___個能級，____種形狀不同的電子云，有___個原子軌道，最多容納____個電子。解析第2電子層有2s、2p兩個能級，有s、p2種形狀不同的電子云，有2s、2px、2py、2pz4個原子軌道，每個軌道最多容納2個電子，所以n＝2的電子層最多容納8個電子。2248答案解析123456(2)用相應(yīng)的符號描述主量子數(shù)n＝2的所有的原子軌道________________。解析n＝2的原子軌道為2s、2px、2py、2pz。2s、2px、2py、2pz(3)可正確表示原子軌道的是_____(填字母)。A.2s B.2d C.3p D.3f解析L電子層只有2s、2p能級，M電子層只有3s、3p、3d能級，故選A、C。AC答案解析123456(4)處于一定空間狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象地描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在____個運動狀態(tài)不同的電子。解析電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖像一團云霧，因而形象地稱為電子云，用于描述電子的概率密度分布。原子中單個電子的空間運動狀態(tài)可以用原子軌道來描述，并具有兩種自旋狀態(tài)中的一種，因此多電子原子中，不同電子的運動狀態(tài)不同，故14C原子核外有6個運動狀態(tài)不同的電子。電子云6答案解析123456(5)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高電子層符號為____，該電子層具有的原子軌道數(shù)為__