2017 2018高中化學(xué)蘇教版選修3專題2第一單元原子核外電子的運(yùn)動(dòng)課件38張

1、專題專題 2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 專題專題 2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元第一單元 原子核外電子的運(yùn)動(dòng)原子核外電子的運(yùn)動(dòng) 專題專題 2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn) 1了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 2了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道電子層、原了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道電子層、原子軌道的涵義，知道原子核外電子的軌道分布。子軌道的涵義，知道原子核外電子的軌道分布。 3 能用電子排布式表示能用電子排布式表示136號(hào)元素原子的核外電子排布。號(hào)元素原子的核外電子排布。 4知道原子的基

2、態(tài)和激發(fā)態(tài)的涵義；知道原子核外電子在知道原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的涵義；知道原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用。一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用。 一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 原子核原子核 核外電子核外電子 構(gòu)成的，其中構(gòu)成的，其中1原子是由原子是由_和和_原子核原子核 質(zhì)子質(zhì)子 _帶正電，它又是由帶正電的帶正電，它又是由帶正電的_ 和和 中子中子 核外電子核外電子 不帶電的不帶電的_構(gòu)成的，構(gòu)成的，_帶負(fù)帶負(fù) 電。整電。整電中性電中性 個(gè)原子是個(gè)原子是_。 核電荷數(shù)核電荷數(shù) _核外電子數(shù)核外電子數(shù) 原原2原子中：原子中：質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)_子序數(shù)子序數(shù) 質(zhì)子數(shù)質(zhì)

3、子數(shù) 中子數(shù)中子數(shù) 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)_ 3.1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)粒子的散射實(shí)驗(yàn)，提粒子的散射實(shí)驗(yàn)，提 出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。盧瑟福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。盧瑟福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中原子核原子核 在在_上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。 41913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出新的原子結(jié)構(gòu)模型：年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出新的原子結(jié)構(gòu)模型： (1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱為原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱為原子軌道；核外電子在原子軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)原子軌道；核外電子在原子軌道上

4、運(yùn)動(dòng)時(shí),沒(méi)有能量變化。沒(méi)有能量變化。 (2)原子軌道的能量各不相同，原子原子軌道的能量各不相同，原子 軌道的軌道的 能量能量 變化是不連變化是不連續(xù)的。續(xù)的。 (3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。 5原子核外電子運(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)原子核外電子運(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，科學(xué)規(guī)律，科學(xué)家用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。用小黑點(diǎn)的疏家用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。用小黑點(diǎn)的疏密代表電子在核外空間區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，所得圖形稱為電密代表電子在核外空間區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，所得圖形稱為電子云圖。離子云圖。離 核近核近 的區(qū)域電子的區(qū)域

5、電子 出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大，離核遠(yuǎn)的出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大，離核遠(yuǎn)的 區(qū)區(qū)域，電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。域，電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。 6原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，稱為基態(tài)。原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，稱為基態(tài)。 1電子云圖上的小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子嗎？電子云圖上的小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子嗎？ 提示：提示：不是，小黑點(diǎn)僅代表電子出現(xiàn)的概率，并不是存在一不是，小黑點(diǎn)僅代表電子出現(xiàn)的概率，并不是存在一 個(gè)真實(shí)的電子。個(gè)真實(shí)的電子。 二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征 1原子軌道的類型有：原子軌道的類型有：s、p、d、f等。等。s軌道呈軌道呈 球形，有球形，有1個(gè)個(gè)軌道，可容納軌道，可容納2個(gè)電子；個(gè)電子；p軌道呈紡錘形，在空間有

6、軌道呈紡錘形，在空間有3個(gè)伸展方個(gè)伸展方面，包括面，包括px、py、pz軌道，它們之間是互相垂直的，可軌道，它們之間是互相垂直的，可 容納容納 6 個(gè)電子。個(gè)電子。d軌道有軌道有5個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納10個(gè)電子；個(gè)電子；f 軌軌 道有道有7 個(gè)軌個(gè)軌道，可容納道，可容納14個(gè)電子。個(gè)電子。 表示電子層的表示電子層的n 2原子軌道用原子軌道用_和和表示原子軌道形狀的表示原子軌道形狀的s、p、d、f 結(jié)合起來(lái)共同表示，如結(jié)合起來(lái)共同表示，如1s、_2s、2p、3d等。等。 3第第n電子層中含有的原子軌道類型有電子層中含有的原子軌道類型有n種，原子軌道數(shù)目種，原子軌道數(shù)目為為n2個(gè)，可容納的

7、電子數(shù)為個(gè)，可容納的電子數(shù)為2 n2。例如：第。例如：第3層中，含有層中，含有3s、3p、3d三種類型的軌道，原子軌道數(shù)目為三種類型的軌道，原子軌道數(shù)目為9個(gè)，一共可容納個(gè)，一共可容納的電子數(shù)為的電子數(shù)為18個(gè)。個(gè)。 4原子軌道能量高低：原子軌道能量高低：(1)相同電子層的原子軌道中：相同電子層的原子軌道中： ns_ np _ nd _ nf。(2)形狀相同的原形狀相同的原 2p。 1描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的參數(shù) 2各電子層包含的原子軌道數(shù)目的表示方法及最多容納的各電子層包含的原子軌道數(shù)目的表示方法及最多容納的電子數(shù)電子數(shù) 電子層電子層1 (n) 符號(hào)符號(hào) K 2 3

8、4 5 6 7 L M N O P Q 原子軌原子軌1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 道類型道類型 最多容最多容納的電納的電子數(shù)子數(shù) 離核離核 遠(yuǎn)近遠(yuǎn)近 能量能量 高低高低 2 2 2 6 8 2 6 10 18 2 6 10 14 32 2 n2 近近遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低低高高 3.原子軌道原子軌道 ? ? ? ?ns原子軌道上原子軌道上1個(gè)個(gè)? ?原子原子? ?(1)np原子軌道上原子軌道上3個(gè)個(gè)? ? ?軌道軌道各原子軌道上的軌道數(shù)目各原子軌道上的軌道數(shù)目? ?nd原子軌道上原子軌道上5個(gè)個(gè)? ?nf原子軌道上原子軌道上7個(gè)個(gè)? ? ? ? ? ? ?s原子軌道呈球形對(duì)稱原

9、子軌道呈球形對(duì)稱軌道形狀軌道形狀? ? ? ?p原子軌道呈紡錘形原子軌道呈紡錘形 ? ?nsnpndnf? ?形狀相同的原子軌道能量的高低：形狀相同的原子軌道能量的高低：? ?2? ?能量關(guān)系能量關(guān)系? ?1s2s3s4s同一電子層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同一電子層內(nèi)形狀相同而伸展方向不? ?同的原子軌道的能量相等，如同的原子軌道的能量相等，如2p、? ?2p、2p軌道的能量相等軌道的能量相等xyz相同電子層上原子軌道能量的高低：相同電子層上原子軌道能量的高低： 4原子核外電子排布的軌道能量順序原子核外電子排布的軌道能量順序 按箭頭指向，能級(jí)的能量越來(lái)越大。按箭頭指向，能級(jí)的能量越來(lái)越大。 1關(guān)

10、于多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，下列敘述正確的關(guān)于多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，下列敘述正確的是是( A ) A核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的 B所有電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng)所有電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng) C能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng) D同一能層的電子能量相同同一能層的電子能量相同 解析：根據(jù)電子的能量高低不同，核外電子分層運(yùn)動(dòng)，能量解析：根據(jù)電子的能量高低不同，核外電子分層運(yùn)動(dòng)，能量高的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，高的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，同一能層內(nèi)能級(jí)不同的電子同一能層內(nèi)能級(jí)不同的電子能量不相同，只有能量不相同，只有A項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。 核外電子排布的表示方法

11、核外電子排布的表示方法 探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1 從元素周期表中查出銅、從元素周期表中查出銅、 銀、銀、 金的外圍電子排布，金的外圍電子排布，它們是否符合構(gòu)造原理？若不符合，請(qǐng)做出合理解釋。它們是否符合構(gòu)造原理？若不符合，請(qǐng)做出合理解釋。 提示：提示：從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子排布分別為從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子排布分別為101101101Cu：3d 4s，Ag：4d 5s，Au：5d 6s。根據(jù)構(gòu)造原理。根據(jù)構(gòu)造原理Cu、92Ag、Au的外圍電子排布為的外圍電子排布為(n1)dns 。所以它們電子層排布。所以它們電子層排布不符合構(gòu)造原理。不符合構(gòu)造原理。 合理解釋：以合理解

12、釋：以s、p、d、f排序的各能級(jí)可容納的最多電子排序的各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)依次為數(shù)依次為1、3、5、7的兩倍，而量子力學(xué)的理論指出，在的兩倍，而量子力學(xué)的理論指出，在等價(jià)軌道上等價(jià)軌道上(同一能級(jí)同一能級(jí))的電子排布在全充滿、半充滿和全空狀的電子排布在全充滿、半充滿和全空狀態(tài)的具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。態(tài)的具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。 全充滿：全充滿：p，d，f? ? ?357相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài) ? ?半充滿：半充滿：p，d，f000? ? ?全空：全空：p，d，f61014 探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2 電子排布式可以簡(jiǎn)化，如鈉的電子排布式寫(xiě)成電子排布式可以簡(jiǎn)化，如鈉的電子排布式寫(xiě)

13、成1Ne3s ， 方括號(hào)中符號(hào)的意義是什么？方括號(hào)中符號(hào)的意義是什么？ 你能仿照鈉原子的簡(jiǎn)化你能仿照鈉原子的簡(jiǎn)化電子排布式寫(xiě)出第電子排布式寫(xiě)出第8號(hào)元素氧、第號(hào)元素氧、第14號(hào)元素硅和第號(hào)元素硅和第26號(hào)元素號(hào)元素鐵的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？鐵的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？ 提示：提示：電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)繁，可以把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)繁，可以把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫(xiě)成構(gòu)的部分寫(xiě)成“原子實(shí)原子實(shí)”，以稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表，以稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示。示。O、Si、Fe的簡(jiǎn)化電子排布式為的簡(jiǎn)化電子排布式為O：He2s2p、Si：Ne3s 3p、62Fe：Ar3d 4

14、s。在化學(xué)反應(yīng)中，在化學(xué)反應(yīng)中，原子的外圍電子發(fā)生變化而原子的外圍電子發(fā)生變化而“原原子實(shí)子實(shí)”不受影響，不受影響， 所以描述原子核外電子排布時(shí)，所以描述原子核外電子排布時(shí)， 也可以省去也可以省去“原原子實(shí)子實(shí)”僅寫(xiě)出原子的外圍電子排布式僅寫(xiě)出原子的外圍電子排布式(對(duì)主族元素的原子，對(duì)主族元素的原子， 外圍電外圍電子又稱價(jià)電子子又稱價(jià)電子)，如，如O：2s2p、Si：3s3p、Fe：3d4s。 24226224221原子核外電子排布遵循的原理原子核外電子排布遵循的原理 (1)能量最低原理：能量最低原理： 原子核外電子總是盡先占據(jù)能量最低的原子軌原子核外電子總是盡先占據(jù)能量最低的原子軌道，填滿后

15、再依次填充能量較高的其他原子軌道。也就是先填道，填滿后再依次填充能量較高的其他原子軌道。也就是先填1s，填滿后填，填滿后填2s，然后填，然后填2p，按照，按照“要點(diǎn)一要點(diǎn)一”的的“要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納”中中“4.原子核外電子排布的軌道能量順序原子核外電子排布的軌道能量順序”依次排布。依次排布。 (2)泡利不相容原理：泡利不相容原理： 每個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)自旋狀態(tài)每個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)自旋狀態(tài)不同的電子。一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀不同的電子。一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)四方面完全相同的電子。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四方面是指軌道所處電子態(tài)四方面完全相同的電子。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四方面是指軌道所處電子層

16、、軌道類型、軌道伸展方向和電子自旋狀態(tài)。層、軌道類型、軌道伸展方向和電子自旋狀態(tài)。 (3)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在能量相同的各個(gè)軌道時(shí)，總是優(yōu)先單洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在能量相同的各個(gè)軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，這個(gè)規(guī)則叫洪特獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，這個(gè)規(guī)則叫洪特(Hund)規(guī)規(guī)則。例如：則。例如：p的軌道表示式為的軌道表示式為 (4)洪特規(guī)則的特例：當(dāng)洪特規(guī)則的特例：當(dāng)p、d、f軌道填充的電子數(shù)為全空、半充軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時(shí)，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即滿或全充滿時(shí)，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p、d、f、p、d、761014f 、p、d、f時(shí)，是

17、較穩(wěn)定狀態(tài)。時(shí)，是較穩(wěn)定狀態(tài)。 前前36號(hào)元素中，全空狀態(tài)的有號(hào)元素中，全空狀態(tài)的有4Be：2s2p、12Mg：3s3p、 20232320Ca：4s3d；半充滿狀態(tài)的有：；半充滿狀態(tài)的有：7N：2s2p、15P：3s3p、 24Cr：3d4s、25Mn：3d4s、33As：4s4p；全充滿狀態(tài)的有；全充滿狀態(tài)的有 262610110210Ne：2s2p、18Ar：3s3p、29Cu：3d 4s、30Zn：3d 4s、 2636Kr：4s4p。 51522320200003532基態(tài)原子核外電子排布的表示方法基態(tài)原子核外電子排布的表示方法 (1)電子排布式電子排布式 用數(shù)字在原子軌道符號(hào)的右上

18、角表明該原子軌道上排布的電用數(shù)字在原子軌道符號(hào)的右上角表明該原子軌道上排布的電226261子數(shù)，這就是電子排布式，如子數(shù)，這就是電子排布式，如K：1s2s2p3s3p4s。 為了避免電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)于繁瑣，為了避免電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示，如示，如K：Ar4s。 (2)軌道表示式軌道表示式 每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子。每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子。 例如：基態(tài)硫原子的軌道表示式為例如：基態(tài)硫原子的軌道表示

19、式為 1 2下列電子排布式或軌道表示式正確的是下列電子排布式或軌道表示式正確的是( D ) AC原子的軌道表示式：原子的軌道表示式： 226262BCa原子的電子排布式：原子的電子排布式：1s2s2p3s3p3d CN原子的軌道表示式：原子的軌道表示式： 1026DBr 的電子排布式：的電子排布式：Ar3d4s4p 解析：解析： A項(xiàng)違反了洪特規(guī)則，項(xiàng)違反了洪特規(guī)則，2p軌道上兩個(gè)電子應(yīng)分占不同軌道上兩個(gè)電子應(yīng)分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同，正確的軌道表示式應(yīng)為的軌道且自旋狀態(tài)相同，正確的軌道表示式應(yīng)為 ；B項(xiàng)違反了能量最低原理，應(yīng)先填充項(xiàng)違反了能量最低原理，應(yīng)先填充4s軌道，再填充軌道，再填充

20、3d軌道，正確的電子排布式應(yīng)為軌道，正確的電子排布式應(yīng)為1s2s2p3s3p4s 或或Ar4s；C項(xiàng)違反了泡利不相容原理，項(xiàng)違反了泡利不相容原理，1s 和和2s軌道上電子自旋狀態(tài)應(yīng)相反，正確的軌道表示式應(yīng)為軌道上電子自旋狀態(tài)應(yīng)相反，正確的軌道表示式應(yīng)為 2262622。 原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征 若原子的電子層數(shù)為若原子的電子層數(shù)為n，則下列推論不正確的是，則下列推論不正確的是( D ) A第第n電子層中具有的原子軌道類型為電子層中具有的原子軌道類型為n種種 B第第n電子層中具有的原子軌道數(shù)為電子層中具有的原子軌道數(shù)為n 個(gè)個(gè) 2C第第n電子層中最多具有的電子數(shù)為電子層中最

21、多具有的電子數(shù)為2n 個(gè)個(gè) D同一原子軌道上的電子能量一定相同，同一原子軌道上的電子能量一定相同，不同原子軌道上的電不同原子軌道上的電子能量一定不同子能量一定不同 2思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 原子核外電子排布遵循一定的規(guī)律，其中電子原子核外電子排布遵循一定的規(guī)律，其中電子層、原子軌道等概念需要深入理解。層、原子軌道等概念需要深入理解。 解析解析 同一原子里有不同軌道，如同一原子里有不同軌道，如s軌道和軌道和p軌道中的電軌道中的電子能量肯定不同。子能量肯定不同。不同的原子軌道，不同的原子軌道，只要對(duì)應(yīng)的電子層數(shù)和只要對(duì)應(yīng)的電子層數(shù)和原子軌道類型相同，則能量相同，原子軌道類型相同，則能量相同，D項(xiàng)錯(cuò)。項(xiàng)錯(cuò)

22、。 規(guī)律方法規(guī)律方法 電子層數(shù)原子軌道類型數(shù)，如第電子層數(shù)原子軌道類型數(shù)，如第2層中含有層中含有2種原子軌道類型，即種原子軌道類型，即2s、2p。原子軌道數(shù)電子層數(shù)的平。原子軌道數(shù)電子層數(shù)的平方，如第方，如第2層中含有層中含有4個(gè)原子軌道，即個(gè)原子軌道，即2s、2px、2py、2pz。每個(gè)軌道可以填充每個(gè)軌道可以填充2個(gè)電子，個(gè)電子， 則每層中所能容納的最大電子則每層中所能容納的最大電子 數(shù)目為數(shù)目為2 n，如第，如第2層，最多能排層，最多能排8個(gè)電子。個(gè)電子。 2軌道表示式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則軌道表示式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則 已知錳的核電荷數(shù)為已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式，態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是原子核外電子運(yùn)動(dòng)