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核外电子运动状态的 描述

核外电子运动状态的 描述. 1 、 四个量子数. ① 主量子数 n. 依据核外电子的能量不同： 离核远近： 近 远 能量高低： 低 高. n 电子层. ② 角量子数 l 角量子数：表示原子轨道角动量的大小，原子轨道或 电子云的形状 ，即 电子亚层 。 取值： 0 、 1 、 2 、 3 、 4 …… ( l = n-1) （共 n 个取值），对应的光谱学符号 s 、 p 、 d 、 f 、……，电子云形状分别为球形、哑铃形、花瓣形……等。从能量角度上看，这些分层也常称为能级。. ③ 磁量子数 m

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核外电子运动状态的 描述

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Presentation Transcript

  1. 核外电子运动状态的描述

  2. 1、四个量子数 ①主量子数n 依据核外电子的能量不同： 离核远近：近 远 能量高低：低 高 n 电子层

  3. ②角量子数l 角量子数：表示原子轨道角动量的大小，原子轨道或电子云的形状，即电子亚层。 取值：0、1、2、3、4……(l =n-1) （共n个取值），对应的光谱学符号s、p、d、f、……，电子云形状分别为球形、哑铃形、花瓣形……等。从能量角度上看，这些分层也常称为能级。

  4. ③磁量子数m 磁量子数：表征原子轨道角动量在外磁场方向上分量 的大小，即原子轨道在空间的伸展方向。 取值：0，±1，±2，…，± l，有 m=2l+1 个取值。 (a) 说明了线状光谱在外加磁场的作用下的分裂现象。 (b) 在没有外加磁场情况下，同一亚层的原子轨道， 能量是相等的，叫等价轨道或简并轨道。

  5. ④自旋量子数ms 自旋量子数：代表了自旋角动量在外加磁场方向分量的大小，表示自旋状态。 原子中每个电子的运动状态可以用 四个量子数来描述，它们确定之后，则电子在 核外空间的运动状态就确定了。

  6. 2、能层与能级 ⑴能层：①定义：在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 ②表示方法及各能层所容纳的最多电子数： 【学与问】 原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？ 每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。

  7. ⑵能级：①定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。⑵能级：①定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。 ②表示方法及各能级所容纳的最多电子数： 任一能层的能级数等于该能层的序数。

  8. ⑶不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？ 不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍，即2、6、10、14。

  9. 核外电子排布的构造原理图 鲍林近似能级图 1s---2s--2p---3s--3p---4s--3d--4p ---5s--4d--5P---6s--4f--5d--6p--- 存在着能级交错

  10. 3、能级交错

  11. 1939 年，鲍林(Pauling，美国化学家)根据光谱实验的结果，提出了多电子原子中原子轨道的近似能级图。 能级组 能量高 鲍林能级图 a)近似能级图按原子轨道能量高低排列。 b)能量相近的能级合并成一组，称为能级组，共七个能级组，原子轨道的能量依次增大，能级组之间能量相差较大而能级组之内能量相差很小。 能量低 每个小圆圈代表一个原子轨道

  12. ①、原子轨道的能量：I 相同时，主量子数n越大能量越高。 ②、主量子数n相同，角量子数 l越大能量越高，即发生“能级分裂”现象 E4s< E4p < E4d < E4f 同时变动时， 发生“能级交错” ③、当主量子数 n和角量子数

  13. “能级交错”和“能级分裂”现象都是由于“屏蔽效应”和“钻穿效应”引起的“能级交错”和“能级分裂”现象都是由于“屏蔽效应”和“钻穿效应”引起的 屏蔽效应：内层电子对外层电子在受到原子核的吸引的降低和抵消作用。 各电子层电子屏蔽作用的大小顺序为：K > L > M > N > O > P 屏蔽效应使原子轨道能量升高 钻穿效应：外层电子钻到内部空间而靠近原子核的现象，通常称为钻穿作用。由于电子的钻穿作用的不同而使它的能量发生变化的现象称为钻穿效应，钻穿效应使原子轨道能量降低。

  14. ★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，简称能量最低原理。★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，简称能量最低原理。 试书写N、Cl、K、26Fe原子的 核外电子排布式 7N ：1S2 2S2 2P3 17Cl ： 1S2 2S2 2P6 3S2 3P5 19K :1S22S2 2P63S2 3P64S126Fe :1S22S22P63S23P63d64S2

  15. 思考与交流 请写出24Cr、29Cu、47Ag、79Au的电子排布式 29Cu :1S22S2 2P63S2 3P63d104S1 24Cr :1S22S22P63S23P63d54S1 47Ag :1S22S2 2P63S2 3P63d104S24P64d105S1 79Au :1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S2 5P65d106S1

  16. 思考与交流 2、电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成【Ne】3s1。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出O、Si、Fe的简化电子排布式吗？ 方括号中的符号的意义是：处于饱和状态的稀有气体的原子。 O 电子排布式： 【He】2s22P4 Si 的电子排布式： 【Ne】3s23P2 Fe 的电子排布式： 【Ar】3d64s2

  17. 稀有气体元素原子电子层排布

  18. ★核外电子排布规则: ①.能量最低原理 ②.泡利不相容原理 一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同。

  19. ③.洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。 ④.洪特规则特例 全充满（p6，d10，f14） 相对稳定的状态 全空时（p0，d0，f0） 半充满（p3，d5，f7）

  20. 例： 24Cr原子的电子排布图: 1s22s22p63s23p63d54s1 不是3d44s2

  21. 注意

  22. 小结： 1．各原子轨道的能量高低比较 （1）ns<np<nd<nf （2）1s<2s<3s<4s （3）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等： 2Px＝2Py＝2Pz

  23. ★要求：1－36号元素原子 ①已知核外电子数目先按照能量最低原理从1s排起 ②其间应考虑是否需应用泡利原理和洪特规则，特别是要求画外围轨道表示式 ③最后考虑是否需要应用量子力学关于全空、半充满、全充满的排布规定，如Cr、Cu等原子

  24. 思考与交流 从元素周期表中查出铜的外围电子排布，它是否符合构造原理。 当一个能级上的电子填充达到全充满，半充满或全空时是一种稳定状态，使得体系的能量较低。这就是洪特规则的第二条。

  25. 课堂练习 C 1．下列有关说法正确的是 （ ） A、通常用小黑点来表示电子的多少 B、小黑点密表示在该核外空间的电子数多 C、小黑点密表示在该核外空间的单位体积内电子出 现的概率大 D、通常用小黑点来表示绕核作高速圆周运动

  26. 课堂练习 CD 2．下列有关原子轨道的叙述中不正确的（ ） A、氢原子的3s轨道能量较3p能级低 B、锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布 C、p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多 D、能层n＝4的原子轨道最多可容纳16个电子

  27. 课堂练习 3．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（ ） A B C D C

  28. 结构示意图 电子排布式 电子排布图（轨道表示式） 铁原子 几种不同化学用语 1s22s22p63s23p63d64s2 请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。 结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数 及各能层上的电子数。 电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。 轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子 分布情况，自旋方向。

  29. 24Cr原子的电子排布图: 1s22s22p63s23p63d54s1 1s2s2p3s3p3d4s 24Cr原子核外电子轨道表示式：

  30. 29Cu原子的电子排布图: 29Cu : 1S22S2 2P63S2 3P63d104S1 29Cu原子核外电子轨道表示式： 1s2s2p3s3p3d4s

  31. 小结： 能量最低原则 一、原子核外电子排布遵循的原理和规则 泡利不相容原理 洪特规则 电子排布式 二、原子核外电子排布的表示式 轨道表示式

  32. 核外电子排布与周期系的关系 1．每周期的元素数目 周期：元素周期表中的行，共分为七个周期，与七个能级组相对应。 每个周期的元素数量等于各能级组对应的原子轨道所能够容纳的最多电子数。 元素周期表中的周期与各周期元素的数目

  33. 七主七副零八族 2．元素在周期表中的位置 元素在周期表中所处周期的序数等于该元素原子所具有的电子层数。共有七个周期。 族：元素周期表中的列，共有7个主族(IA～VIIA族)、零族、7个副族(IB～VIIB族)和VIII族（含3列）。 元素在周期表中的族数，基本上取决于元素的最外层电子数或价电子数。 各主族元素(IA～VIIA)、第ⅠB、第ⅡB副族元素的最外层电子数等于族序数； 零族元素最外层电子数为2或8，是全充满结构； 第Ⅲ至第ⅦB族元素的族的序数等于最外层s电子数与次外层d 电子数之和； Ⅷ族元素的最外层s电子数与次外层d电子数之和为8，9，10。

  34. 3．元素在周期表中的分区

  35. 再见！

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