資源簡介

(共31張PPT)
第一節 原子核外電子的運動
課時1 人類對原子結構的認識
原子核外電子的運動特征
第二章 原子結構與元素性質
授課人：
學習目標
1．從微觀角度認識電子的運動狀態，了解電子的激發與躍遷，能用軌道和能級概念描述核外電子的運動狀態。
2．通過對不同時期原子結構模型的認識，了解建構模型在認識原子結構中的重要作用，能舉例說明原子結構模型發展演變的歷程，基于實驗證據建構和優化模型。
一、人類對原子結構的認識
道爾頓原子模型
葡萄干布丁模型
核式模型
玻爾模型
“有核行星”
量子力學模型
人類對原子結構的認識是循序漸進并不斷發展的
實心小球模型
電子云模型
行星模型（盧瑟福）
（湯姆森）
（玻爾）
一、人類對原子結構的認識
一、人類對原子結構的認識
玻爾研究氫原子光譜，提出他的原子結構模型
1913年，丹麥物理學家玻爾研究了氫原子的光譜后，根據量子力學的觀點，大膽突破傳統思想的束縛，提出了新的原子結構模型，較好地解釋了氫原子線狀光譜的特征，因此獲得了1922年的諾貝爾物理學獎。
一、人類對原子結構的認識
01
02
03
原子核外電子在一系列穩定的軌道上運動，這些軌道稱為原子軌道。核外電子在原子軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。
不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是不連續的。
原子核外電子可以在能量不同的軌道上發生躍遷。
一、人類對原子結構的認識
當電子吸收了能量（如光能、熱能等）后，就會從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道上。
處于能量較高軌道的電子不穩定，會回到能量較低的軌道上，當電子從能量較高的軌道回到能量較低的軌道時，就會發射出光子，發出光的波長取決于兩個軌道的能量之差。
玻爾認為，原子軌道的能量變化是不連續的，即量子化的。
一、人類對原子結構的認識
電子在原子核外空間出現的機會是有規律的。
氫原子的核外電子，當處于能量最低狀態時（即基態），電子主要在原子核周圍的球形區域內運動。
運動區域距離核近，電子出現的機會大
運動區域距離核遠，電子出現的機會小
基態原子：處于能量最低狀態的原子。
一、人類對原子結構的認識
處于能量最低狀態的氫原子（基態原子）的電子云示意圖
小點越密，表明概率密度越大
用小點代表電子在核外空間區域出現的機會，小點的疏密與電子在該區域內出現的機會大小成正比。
電子云：即用小點的疏密來描述電子在原子核外空間出現的機會大小所得到的圖形。
氫電子云輪廓圖的繪制過程
電子云輪廓圖
是指量子力學描述電子在原子核外空間運動的主要區域。
一般是將出現概率約為90%的空間圈出來，制作電子云的輪廓圖，即原子軌道。
一、人類對原子結構的認識
二、原子核外電子的運動特征
K L M N O P
1 2 3 4 5 6
電子層（用n表示）
電子層符號
離核距離
能量高低
近
遠
低
高
鈉原子光譜
分析鈉原子光譜時發現：
即便是相同的兩個電子層之間發生電子躍遷，也會出現多條譜線。
對于這個現象，你會提出何種假設？
二、原子核外電子的運動特征
實驗和量子力學研究表明，處于同一電子層的原子核外電子，可以在不同類型的原子軌道上運動，其能量也不相同，故可將同一電子層進一步劃分為不同的能級。
學段 年級 分班
小學 一年級、二年級、三年級、四年級、五年級、六年級 一年級1個班，二年級3個班……
初中 初一、初二、初三 初一1個班，初二3個班……
高中 高一、高二、高三 高一1個班，高二3個班……
電子層
能級
不同能級的軌道數
二、原子核外電子的運動特征
電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。
原子軌道是指量子力學描述電子在原子核外空間運動的主要區域。
二、原子核外電子的運動特征
人們常用小寫的英文字母s、p、d、f分別表示不同形狀的軌道（能級）。
軌道的類型不同，能量不同，形狀也不同。
表示方法：
原子軌道用表示電子層的n和表示原子軌道形狀的s、p、d、f結合起來共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。
二、原子核外電子的運動特征
同一原子的電子層序數越高，s電子云的半徑越大。
所有原子的任一電子層的s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。
s軌道是球形對稱的，所以s軌道只有1個軌道。
s軌道
二、原子核外電子的運動特征
p電子云輪廓圖是紡錘形或啞鈴形的。
每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向。
p軌道
二、原子核外電子的運動特征
p軌道在空間有x、y、z 3個伸展方向，所以p軌道包括px、py、pz 3個軌道。
p軌道是相互垂直的
p電子云輪廓圖的平均半徑隨電子層序數的增大而增大。
二、原子核外電子的運動特征
d軌道
d軌道有5個伸展方向
（5個軌道）
二、原子核外電子的運動特征
f軌道
f軌道有7個伸展方向
（7個軌道）
二、原子核外電子的運動特征
原子軌道動畫演示
二、原子核外電子的運動特征
原子軌道表示方法：
將表示電子層的n和表示原子軌道形狀的s、 p、d、f結合起來。
1s、2s、2p（2px、2py、2pz）、3d
能級與原子軌道數目的關系
能級符號 ns np nd nf
軌道數目 1 3 5 7
二、原子核外電子的運動特征
各電子層包含的原子軌道數目和可容納的電子數
電子層 原子軌道類型 原子軌道數目 可容納的電子數
1 1s 1 2
2 2s、2p 4 8
3 3s、3p、3d 9 18
4 4s、4p、4d、4f 16 32
n — n2 2n2
二、原子核外電子的運動特征
(1)某電子層的軌道類型數＝電子層序數(n)(2)某電子層的軌道數＝電子層序數平方(n2)(3)s、p、d、f軌道的軌道數目分別為1、3、5、7(4)每一個軌道最多容納2個電子(5)每一個電子層最多容納電子數為2n2(n為電子層序數)
定量關系
二、原子核外電子的運動特征
原子軌道能量的高低存在如下規律：
形狀相同的原子軌道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s…
處于相同電子層的原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。
電子層和形狀均相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz軌道的能量相等。
二、原子核外電子的運動特征
+
現代原子結構模型
原子軌道
1s
2s
3s
4s
5s
2p
3p
4p
5p
3d
4d
5d
4f
5f
5g
電子自旋：
原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態，通常人們用向上的箭頭“↑”和向下的箭頭“↓”來表示這兩種不同的自旋狀態。
“電子自旋”并非真像地球繞軸自轉一樣，它只是代表電子的兩種不同狀態。
二、原子核外電子的運動特征
二、原子核外電子的運動特征
電子自旋：
典例解析
D
例1 下列有關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能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內運動
C．氫原子的電子云中，小點表示電子的運動軌跡
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
課堂小結
人類對原子結構的認識
原子核外電子的運動特征
不良反應
發展歷程
波爾模型理論
電子云
電子層
原子軌道與能級
電子自旋
隨堂練習
1．下圖是s軌道、p軌道的原子軌道圖。試回答下列問題：
(1)s軌道呈____形，每個s軌道有___個原子軌道；
p軌道呈______形，每個p軌道有___個原子軌道。
(2)s軌道的原子軌道、p軌道的原子軌道的半徑
與____________有關，____________越大，原子
軌道半徑越大。
球
1
紡錘
3
電子層序數
電子層序數
謝謝觀看
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