2021年高中化学 课题2 原子核外电子的运动特征竞赛讲义

2021年高中化学课题2 原子核外电子的运动特征竞赛讲义

学习目标：1．认识卢瑟福和波尔的原子结构模型；

2．了解核外电子的运动状态，了解电子云的概念；

3．了解电子层、原子轨道的概念，知道原子核外电子排布的轨道能级顺序；

学习内容：

1、核外电子的运动的特点：

核外电子以极高的速度、在极小的空间作应不停止的运转。不遵循宏观物体

的运动规律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。

（1）是一种杂乱无章的随机运动（速度极快、运动空间极小、测不准原理）可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。电子云——电子在核外

空间一定范围内出现的机会的大小，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。

（2）统计学规律运动——电子云

①用小黑点代表电子在核外空间区域内出现的机会；小黑点的疏密与电子在该区域出现机会大小成正比。

②电子在原子核周围一定空间内出现，离核越近，出现机会越大；离核越远，出现机会越小。

2、原子核外电子的运动状态

（1）电子层（又称能层）

①

②核外电子排布规律：（一低四不超）

[1] 核外电子的分层运动又称为其分层排布

[2] 能量最低原理：电子先排布在能量较低的轨道上。

[3] 每层≤2n2个；最外层≤ 8个（K层时≤2个）；次外层≤ 18个，倒数第三层≤ 32个。

（2）原子轨道——电子亚层

同一电子层的电子能量不一定相同，处在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。

原子轨道：指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。

分类依据：同一电子层中电子运动的能量仍有区别，电子云的形状也不相同。

①原子轨道的类型（又叫能级）：轨道的类型不同，轨道的形状也不同。根据轨道形状不同可分为：s 、p、d、 f等。

原子轨道形状----电子云界面图

界面图：界面图是选择一个等密度面，使电子在界面以内出现的总概率为90～95%。

[1] s原子轨道是球形对称的

（原子核位于球心），电子层序数

n越大，电子能量越大，原子轨道

半径越大。

[2] p原子轨道是纺锤形（哑

铃形）的，每个p轨道有3个伸

展方向，它们相互垂直，分别以

p x、p y、p z表示。p电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一电子层中p x、p y、p z 的能量相同。

[3] d原子轨道是花瓣形的；f轨道形状更复杂。

②原子轨道的伸展方向

轨道在有一定的伸展方向，即电子云分布具有一定的方向性。伸展方向决定该种类型原子轨道的个数。与能量无关。

[1] s原子轨道呈球形对称，无方向，只有1个伸展方向，即只有1个轨道；

[2] p 原子轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，有p x、p y、p z 3个轨道；

[3] d 轨道有5个伸展方向，有dxy、dxz、dy2、dx2—y2、dz2 5个轨道；

[4] f 轨道有7个伸展方向，有7个轨道。

③原子轨道的表示方法：

第一电子层：只一种形状——球形对称，只一种类型轨道，用s表示，叫s轨道，记作1s。

第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：球形，记作2s；纺锤形，用p表示，叫p轨道，记作2p。

第三电子层：有三种形状，决定有三种类型轨道。记作3s，3p，3d。

第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。记作4s，4p，4d，4f

原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。

各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数

④各原子轨道的能量高低：

多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：

[1] 相同电子层上原子轨道能量的高低：ns < np < nd < nf

[2] 形状相同的原子轨道能量的高低：1s < 2s < 3s < 4s……

[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。

2p x＝2p y＝2p z

（3）电子自旋

原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动。原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。当然，“电子自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是代表电子的两种不同状态。

定形状的轨道也称为能级），但同一能级的不同伸展方向的能级具有相同的能量。S22370 5762 坢(31746 7C02 簂h`29876 74B4 璴 33086 813E 脾39783 9B67 魧22008 55F8 嗸34787 87E3 蟣_W