第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述 学习目标 1.知道描述原子核外电子运动状态的物理量的含义。2.理解原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。 一、描述核外电子运动状态的物理量 1.电子层(n) (1)含义:习惯上,将量子数n所描述的电子运动状态称为电子层。 (2)表示方法 分层标准 电子离核的远近 n的取值 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L O P Q 能量 离核 2.能级 (1)含义:当n相同时,电子具有的能量也可能 同,即同一个电子层内的电子可处于 同的能级。 (2)重要关系 ①任一电子层的能级总是从s能级开始,能级数等于该电子层序数。 ②能级的字母代号总是s、p、d、f……排序的,字母前的数字是它们所处的电子层序数,它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1,3,5,7……的2倍。 ③电子层与能级 K L M N O 符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d … 数目 1 2 3 4 … 能量 3.原子轨道 (1)含义:人们用 来描述原子中单个电子的空间运动状态。 (2)能级与原子轨道数目的关系 能级符号 原子轨道数目 s 1 p 3 d 5 f 7 (3)不同原子轨道能量高低的关系 (1)电子层、能级、原子轨道和自旋状态四个因素决定了电子的运动状态。 (2)原子核外电子按能量不同和离核远近分为不同的电子层，电子层又按能量不同分为不同的能级，每个能级又分为能量相同但空间取向不同的轨道(s能级除外)，每个轨道最多填充2个自旋状态不同的电子，即在任何一个原子中不存在运动状态完全相同的两个电子。 4.自旋运动 (1)核外运动的电子还存在一种被称为“自旋”的量子化状态。 (2)处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有 种,分别用符号“ ———和“ ———表示。 1.(2023·承德期末)下列各电子层最多含3个能级的是 ( ) A.O电子层 B.N电子层 C.M电子层 D.K电子层 2.(2023·宝鸡期中)在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是 ( ) A.4p电子的能量高于3p电子 B.形状相同的原子轨道,其电子能量不一定相同 C.1s电子、2s电子、3s电子的能量逐渐升高 D.同一原子中,2px、2py、2pz能量依次升高 3.下列关于电子层和能级的说法正确的是 ( ) A.原子核外每个电子层最多可容纳的电子数为n2 B.电子层序数较大的能级,能量不一定较高 C.同一原子中,不同电子层的p能级具有不同数目的原子轨道 D.同一原子中,2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多 【题后归纳】 n(电子层)值所对应的能级和原子轨道的情况 n(电 子层) 电子层符号 能级 原子轨道 原子轨道数目 1 K 1s 1s 1=12 2 L 2s 2s 1+3=22 2p 2px、2py、2pz 3 M 3s 3s 1+3+5=32 3p 3px、3py、3pz 3d 3d(含5个 原子轨道) 4 N 4s 4s 1+3+5+7=42 4p 4px、4py、4pz 4d 4d(含5个 原子轨道) 4f 4f(含7个 原子轨道) …… …… …… …… …… 结论:第n电子层上有n个能级,有n2个原子轨道。 二、原子轨道的图形描述与电子在核外的空间分布 1.原子轨道的图形描述 (1)原子中单个电子的空间运动状态用 描述,并可以将其以 的方式在直角坐标系中呈现出来。 (2)s轨道为 形,具有 ;p轨道为哑铃形或纺锤形,并分别相对于 轴对称,可表示为 。 ①1s、2s和3s原子轨道示意图 ②同能级中三个p原子轨道示意图 (3)不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似,只是半径不同。电子层序数n越大,原子轨道的半径越大,半径:1s<2s<3s<…… (4)同能级的三个p原子轨道都是相同大小的、具有轴对称性的纺锤(或哑铃)形,它们分别沿x、y、z轴三个相互垂直的方向伸展。量子数n不同时,p原子轨道的形状相同、大小不同,半径:2p<3p<4p<…… (5)同理,d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。 2.电子在核外的空间分布 (1)原子核外电子的运动特点 与对宏观物体运动的描 ... ...
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