第二節(jié)核外電子運動狀態(tài)的描述課件

第二節(jié)

核外電子的運動狀態(tài)第二節(jié)

核外電子的運動狀態(tài)1一、核外電子運動特征（二）電子的波粒二象性（三）測不準(zhǔn)關(guān)系?x.?p≈h?x

為確定粒子位置時的測不準(zhǔn)量，

?p為確定粒子動量時的測不準(zhǔn)量，h為普朗克常數(shù)。

（一）能量的量子化—原子核外電子吸收或發(fā)射能量，是不連續(xù)的，這種不連續(xù)的吸收或發(fā)射能量的過程叫做能量的量子化。一、核外電子運動特征（二）電子的波粒二象性（一）能量的量子化2（一）電子云定義：電子在原子核外一定空間運動，其統(tǒng)計圖像猶如帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周圍，形象地稱之為電子云。說明：電子云為一個統(tǒng)計結(jié)果，一個小黑點表示某一瞬間電子曾在此出現(xiàn)過。電子云是電子在空間出現(xiàn)的概率密度分布的形象化表示。二、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云二、核外電子運動狀態(tài)的描述3電子云界面圖：將電子出現(xiàn)概率相等的各點聯(lián)結(jié)成一個曲面，如果在某一個曲面內(nèi)電子出現(xiàn)的總概率達(dá)到95%以上，則這個曲面就成為電子云的界面圖。原子軌道：把在一定電子層上，具有一定形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個原子軌道。二、核外電子運動狀態(tài)的描述電子云界面圖：將電子出現(xiàn)概率相等的各點聯(lián)結(jié)成一個曲面，如果在4（二）核外電子運動狀態(tài)的描述1.主量子數(shù)（n）——電子層

描述電子所屬電子層離核遠(yuǎn)近的參數(shù)。n越大，電子運動區(qū)域離核越遠(yuǎn)；n越小，電子運動區(qū)域離核越近。主量子數(shù)(n)1234567電子層符號KLMNOPQ電子層能量：K＜L＜M＜N＜O＜P＜Q

n也是決定電子能量的主要因素取值：1,2,3……∞,為自然數(shù)（二）核外電子運動狀態(tài)的描述1.主量子數(shù)（n）——電子層5（二）角量子數(shù)（l

）——電子亞層或能級

描述原子軌道形狀的參數(shù)取值：0,1,2,3,……(n-1)，有n個。同一電子層中原子軌道的能量：Ens<Enp<End<Enf多電子體系由n和l共同決定(通過E=n+0.7l近似計算）01234s角量子數(shù)l電子亞層符號原子軌道形狀pdfg球形無柄啞鈴形花瓣形形狀復(fù)雜角量子數(shù)是決定電子能量的次要因素（二）角量子數(shù)（l）——電子亞層或能級描述原子軌道形狀64s4p4d4f3s3p3d2s2p1s原子軌道符號spdfspd

sps電子亞層符號0123012010l4321n主量子數(shù)、角量子數(shù)的關(guān)系及原子軌道的表示方法一個電子層中所含的電子亞層的數(shù)目等于主量子數(shù)n。4s4p4d4f3s3p3d2s7（三）磁量子數(shù)（m）----電子云的伸展方向描述電子云（或原子軌道）在空間伸展方向的參數(shù)，不影響電子能量。取值：為0,±1,±2……±l,共2l+1個。每個取值代表電子云的一個伸展方向，即一個原子軌道。

磁量子數(shù)m的取值范圍lm

伸展方向數(shù)（軌道數(shù)）（2l+1）

0(s)1(p)2(d)3(f)…

0

＋10－1

＋2＋10－1－2＋3＋2＋10－1－2－3

……1357…（三）磁量子數(shù)（m）----電子云的伸展方向描述電子云（或8n，l值相同的原子軌道稱為等價軌道或簡并軌道簡并軌道能量相同同一亞層的3個p軌道，5個d軌道，7個f軌道都分別屬于簡并軌道等價軌道（簡并軌道）

n，l值相同的原子軌道稱為等價軌道或簡并軌道等價軌道（簡并軌9n：＞0的自然數(shù)；l：0≤l≤n-1的自然數(shù)，即0，1，2…n-1m：－l

≤m≤l，即0，±1，±2…±l。n、l、m的取值規(guī)則：n、l、m的每一合理組合都確定了一個原子軌道，其中n決定原子所在的電子層，l確定原子軌道的形狀，m確定原子軌道的空間伸展方向。n和l共同決定原子軌道的能量（氫原子除外）n：＞0的自然數(shù)；n、l、m的取值規(guī)則：n、l、m的每一合10取值:ms＝+1/2，-1/2

（四）自旋量子數(shù)ms描述電子自旋狀態(tài)的參數(shù)，每個ms值表示電子的一種自旋方向。符號用“↑”和“↓”表示每個原子軌道最多能容納2個自旋相反的電子。n、l、m、ms四個量子數(shù)確定后，電子的運動狀態(tài)也就確定了。取值:ms＝+1/2，-1/2（四）自旋量子數(shù)ms描述11四個量子數(shù)與電子運動狀態(tài)之間的關(guān)系主量子數(shù)

n

1234(電子層)

KLMN

角量子數(shù)l(軌道種類)

磁量子數(shù)m

0000

±1±1±1±1±1±1±2±2±2±3亞層軌道數(shù)

1131351357(2l

+1)電子層軌道數(shù)n214916電子層最多容納電子數(shù)2n22818320100120123spdfspdsps000000四個量子數(shù)與電子運動狀態(tài)之間的關(guān)系主量子數(shù)n12三、原子軌道能級圖（一）多電子原子軌道的能級1.能級：每一個亞層看作一個能級（有自己確定的能量E=n+0.7l）表示方法：電子層序數(shù)+亞層符號例如:1s、2s、2p、3s、3p、3d三、原子軌道能級圖（一）多電子原子軌道的能級每一個亞層看作一132.能級組定義：在原子軌道能級中，按E=n+0.7l，將能級能量的整數(shù)值相同的能級歸為一組，稱為一個能級組。能級組序號：整數(shù)值為1的稱為第一能級組，整數(shù)值為2的稱為第二能級組……三、原子軌道能級圖2.能級組三、原子軌道能級圖143.能級圖將能級組按照能量由低到高的順序排列，得到的排列圖稱為能級圖。

三、原子軌道能級圖3.能級圖三、原子軌道能級圖15每一個能級組都是以s開始，以p結(jié)束。每一個能級組都是以s開始，以p結(jié)束。164.能級能量高低的比較(1)l相同時，n愈大，能級能量愈高。E1s<E2s<E3s<E4s<E5s<E6s<E7s(2)n相同時，l愈大，能級愈高。E4s＜E4p＜E4d＜E4f

(3)若n、l都不同，則可由公式E=n+0.7l求算能級的能量，E值越大，能級能量越高。

E4s=4+0.7×0=4E3d=3+0.7×2=4.4E4s＜E3d三、原子軌道能級圖4.能級能量高低的比較三、原子軌道能級圖17通過公式E=n+0.7比較下列能級的大?。海?）E5sE4d（2）E5pE4f＜＜

能級交錯：主量子數(shù)較大的某些能級的能量反而比主量子數(shù)小的某些能級的能量低的現(xiàn)象稱為能級交錯。三、原子軌道能級圖通過公式E=n+0.7比較下列能級的大小：＜＜能級交錯：181.屏蔽效應(yīng)

概念：在多電子的原子中，每個電子都受到原子核的吸引，同時受到內(nèi)層電子和同層電子的排斥作用，從而削弱了原子核對該電子的吸引力，這種現(xiàn)象就稱為屏蔽效應(yīng)。影響：屏蔽效應(yīng)使原子核對電子的吸引力減少，電子的能量增加。（二）鉆穿效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)離核越近的電子對外層電子的屏蔽作用越強(qiáng)；離核越遠(yuǎn)的電子受其他電子的屏蔽作用越強(qiáng)。

1.屏蔽效應(yīng)概念：在多電子的原子中，每個電子都受到原子核的192.鉆穿效應(yīng)

同一電子層的各軌道上的電子的鉆穿能力大小順序為：ns>np>nd>nf。則軌道的能量順序：Ens<Enp<End<Enfs電子的鉆穿能力大于d電子，所以E（n-1）d>Ens概念：離核較遠(yuǎn)的電子可能鉆到離核較近的內(nèi)層空間，從而更靠近原子核的現(xiàn)象稱為“鉆穿效應(yīng)”作用：可以使電子避開其他電子對它的屏蔽作用，使有效核電荷增加，能量降低。2.鉆穿效應(yīng)同一電子層的各軌道上的電子的鉆穿能力大小順序為20本節(jié)基本要求1、掌握四個量子數(shù)的名稱、符號、取值和制約關(guān)系，能用四個量子數(shù)討論電子的運動狀態(tài)。2、熟悉s、p、d電子云的形狀和空間的伸展方向。重點：量子力學(xué)表征，四個量子數(shù)及取值、制約關(guān)系難點：量子力學(xué)表征，四個量子數(shù)的制約關(guān)系本節(jié)基本要求1、掌握四個量子數(shù)的名稱、符號、取值和制約關(guān)系，21再見再見22第二節(jié)核外電子運動狀態(tài)的描述課件23第二節(jié)核外電子運動狀態(tài)的描述課件24第二節(jié)

核外電子的運動狀態(tài)第二節(jié)

核外電子的運動狀態(tài)25一、核外電子運動特征（二）電子的波粒二象性（三）測不準(zhǔn)關(guān)系?x.?p≈h?x

為確定粒子位置時的測不準(zhǔn)量，

?p為確定粒子動量時的測不準(zhǔn)量，h為普朗克常數(shù)。

（一）能量的量子化—原子核外電子吸收或發(fā)射能量，是不連續(xù)的，這種不連續(xù)的吸收或發(fā)射能量的過程叫做能量的量子化。一、核外電子運動特征（二）電子的波粒二象性（一）能量的量子化26（一）電子云定義：電子在原子核外一定空間運動，其統(tǒng)計圖像猶如帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周圍，形象地稱之為電子云。說明：電子云為一個統(tǒng)計結(jié)果，一個小黑點表示某一瞬間電子曾在此出現(xiàn)過。電子云是電子在空間出現(xiàn)的概率密度分布的形象化表示。二、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云二、核外電子運動狀態(tài)的描述27電子云界面圖：將電子出現(xiàn)概率相等的各點聯(lián)結(jié)成一個曲面，如果在某一個曲面內(nèi)電子出現(xiàn)的總概率達(dá)到95%以上，則這個曲面就成為電子云的界面圖。原子軌道：把在一定電子層上，具有一定形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個原子軌道。二、核外電子運動狀態(tài)的描述電子云界面圖：將電子出現(xiàn)概率相等的各點聯(lián)結(jié)成一個曲面，如果在28（二）核外電子運動狀態(tài)的描述1.主量子數(shù)（n）——電子層

描述電子所屬電子層離核遠(yuǎn)近的參數(shù)。n越大，電子運動區(qū)域離核越遠(yuǎn)；n越小，電子運動區(qū)域離核越近。主量子數(shù)(n)1234567電子層符號KLMNOPQ電子層能量：K＜L＜M＜N＜O＜P＜Q

n也是決定電子能量的主要因素取值：1,2,3……∞,為自然數(shù)（二）核外電子運動狀態(tài)的描述1.主量子數(shù)（n）——電子層29（二）角量子數(shù)（l

）——電子亞層或能級

描述原子軌道形狀的參數(shù)取值：0,1,2,3,……(n-1)，有n個。同一電子層中原子軌道的能量：Ens<Enp<End<Enf多電子體系由n和l共同決定(通過E=n+0.7l近似計算）01234s角量子數(shù)l電子亞層符號原子軌道形狀pdfg球形無柄啞鈴形花瓣形形狀復(fù)雜角量子數(shù)是決定電子能量的次要因素（二）角量子數(shù)（l）——電子亞層或能級描述原子軌道形狀304s4p4d4f3s3p3d2s2p1s原子軌道符號spdfspd

sps電子亞層符號0123012010l4321n主量子數(shù)、角量子數(shù)的關(guān)系及原子軌道的表示方法一個電子層中所含的電子亞層的數(shù)目等于主量子數(shù)n。4s4p4d4f3s3p3d2s31（三）磁量子數(shù)（m）----電子云的伸展方向描述電子云（或原子軌道）在空間伸展方向的參數(shù)，不影響電子能量。取值：為0,±1,±2……±l,共2l+1個。每個取值代表電子云的一個伸展方向，即一個原子軌道。

磁量子數(shù)m的取值范圍lm

伸展方向數(shù)（軌道數(shù)）（2l+1）

0(s)1(p)2(d)3(f)…

0

＋10－1

＋2＋10－1－2＋3＋2＋10－1－2－3

……1357…（三）磁量子數(shù)（m）----電子云的伸展方向描述電子云（或32n，l值相同的原子軌道稱為等價軌道或簡并軌道簡并軌道能量相同同一亞層的3個p軌道，5個d軌道，7個f軌道都分別屬于簡并軌道等價軌道（簡并軌道）

n，l值相同的原子軌道稱為等價軌道或簡并軌道等價軌道（簡并軌33n：＞0的自然數(shù)；l：0≤l≤n-1的自然數(shù)，即0，1，2…n-1m：－l

≤m≤l，即0，±1，±2…±l。n、l、m的取值規(guī)則：n、l、m的每一合理組合都確定了一個原子軌道，其中n決定原子所在的電子層，l確定原子軌道的形狀，m確定原子軌道的空間伸展方向。n和l共同決定原子軌道的能量（氫原子除外）n：＞0的自然數(shù)；n、l、m的取值規(guī)則：n、l、m的每一合34取值:ms＝+1/2，-1/2

（四）自旋量子數(shù)ms描述電子自旋狀態(tài)的參數(shù)，每個ms值表示電子的一種自旋方向。符號用“↑”和“↓”表示每個原子軌道最多能容納2個自旋相反的電子。n、l、m、ms四個量子數(shù)確定后，電子的運動狀態(tài)也就確定了。取值:ms＝+1/2，-1/2（四）自旋量子數(shù)ms描述35四個量子數(shù)與電子運動狀態(tài)之間的關(guān)系主量子數(shù)

n

1234(電子層)

KLMN

角量子數(shù)l(軌道種類)

磁量子數(shù)m

0000

±1±1±1±1±1±1±2±2±2±3亞層軌道數(shù)

1131351357(2l

+1)電子層軌道數(shù)n214916電子層最多容納電子數(shù)2n22818320100120123spdfspdsps000000四個量子數(shù)與電子運動狀態(tài)之間的關(guān)系主量子數(shù)n36三、原子軌道能級圖（一）多電子原子軌道的能級1.能級：每一個亞層看作一個能級（有自己確定的能量E=n+0.7l）表示方法：電子層序數(shù)+亞層符號例如:1s、2s、2p、3s、3p、3d三、原子軌道能級圖（一）多電子原子軌道的能級每一個亞層看作一372.能級組定義：在原子軌道能級中，按E=n+0.7l，將能級能量的整數(shù)值相同的能級歸為一組，稱為一個能級組。能級組序號：整數(shù)值為1的稱為第一能級組，整數(shù)值為2的稱為第二能級組……三、原子軌道能級圖2.能級組三、原子軌道能級圖383.能級圖將能級組按照能量由低到高的順序排列，得到的排列圖稱為能級圖。

三、原子軌道能級圖3.能級圖三、原子軌道能級圖39每一個能級組都是以s開始，以p結(jié)束。每一個能級組都是以s開始，以p結(jié)束。404.能級能量高低的比較(1)l相同時，n愈大，能級能量愈高。E1s<E2s<E3s<E4s<E5s<E6s<E7s(2)n相同時，l愈大，能級愈高。E4s＜E4p＜E4d＜E4f

(3)若n、l都不同，則可由公式E=n+0.7l求算能級的能量，E值越大，能級能量