-自己做-第一章-节-原子结构-能级交错-轨道课件.ppt

1、1 课程标准：电离能、电负性原子核外电子的跃迁价层电子对互斥模型键和键手性分子等电子原理金属晶体的基本堆积模型晶格能2谢谢大家请提宝贵意见！331803 一、人类对原子结构的认识历史4近近代代原原子子论论发发现现电电子子带核原子结构模型带核原子结构模型轨道原子结构模型轨道原子结构模型5（1）能层（即电子层）能层（即电子层）能层：按能层：按原子核外电子原子核外电子能量能量的差异，可以将核外电子的差异，可以将核外电子分为不同的能层即电子分为不同的能层即电子层。层。二、能层与能级二、能层与能级6按距核远近划分壳层 能层(电子层)n越大，离核距离越远电子能量越高不同能层的能量的变化不连续，是不同能层的

2、能量的变化不连续，是量子化量子化的。的。n1、2、3、4、5、6、7符号符号 K、L、M、N、O、P、Q7规定，任一能层的能级总是从规定，任一能层的能级总是从 s 能级能级开始，依次称开始，依次称p、d、f、g能级能级能层能层 K L M N O能级能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 最多最多电子电子数数2 2 6 2 6 10 2 6 10 14(2)能级能级:在多电子原子中，同一能层在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级分为不同的能级（即亚层）（即亚层）。第三能层有第三能层有3个能级分别

3、为个能级分别为 。”能层是楼层，能级是楼梯的阶级能层是楼层，能级是楼梯的阶级”8能层能层12345n符号符号KLMNO212222232 2422522n2 9能层能层n n(电子层电子层)符符号号1 2 3 4 5 6 7K LM N O P Q包含能级包含能级(电子亚层电子亚层)s、p、d ss、ps、p、d、f s、p、d、f s、p、d、f s、p、d、f 能级表示方法能级表示方法1s2s、2p3s、3p、3d 能层与能级能层与能级102.不同能层，相同能级 1.相同能层，不同能级 按s、p、d、f顺序递增 如:EnsEnpEndEnf能量高低由n决定如：E1sE2sE3s E2pE3

4、pE4p E3dE4dE5d11构造原理构造原理1s-2s-2p-3s-3p-4s-1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-3d-4p-5s-4d-核外电子排布的核外电子排布的构造原理图构造原理图3.能级交错：如：E4sE3dE4p12原子的电子排布遵循构造原理使原子的电子排布遵循构造原理使整整个原子的能量个原子的能量处于最低状态，简称处于最低状态，简称能能量最低原理量最低原理（122,334,345,456,4567,567）总结：核外电子排布所遵循的规律和方法。1、根据构造原理给出的电子排布次序，可以写出原子的电子排布式。2、对于处在不同能层的英文字母不同的能级，电子排

5、布的先后次序（n-2）f、（n-1）d、ns13（3）屏蔽效应）屏蔽效应 在多电子原子中，一个电子不仅受到原子核的引在多电子原子中，一个电子不仅受到原子核的引力，还要受到其他电子的排斥力。如锂原子核带力，还要受到其他电子的排斥力。如锂原子核带有三个正电荷，核外有三个电子，第一层有两个有三个正电荷，核外有三个电子，第一层有两个电子，第二层有一个电子，对于第二层的这一个电子，第二层有一个电子，对于第二层的这一个电子来说，除了受核对它的吸引力以外，还受到电子来说，除了受核对它的吸引力以外，还受到第一层两个电子对它的排斥力的作用，这种排斥第一层两个电子对它的排斥力的作用，这种排斥力实际上相当于减弱了原

6、子核对外层电子的吸引力实际上相当于减弱了原子核对外层电子的吸引力，相当于使核的有效电荷数减少。我们把由于力，相当于使核的有效电荷数减少。我们把由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，使有效核电荷降低，消弱了核电荷对该核电荷，使有效核电荷降低，消弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。屏蔽作用或屏蔽效应。屏蔽效应与原子内电子的多少和电子所处的轨道屏蔽效应与原子内电子的多少和电子所处的轨道有关，内层电子对外层电子的屏蔽作用较大，电有关，内层电子对外层电子的屏蔽作用较大，电子越靠近原子核，它对外层电子屏

7、蔽作用越大，子越靠近原子核，它对外层电子屏蔽作用越大，同层电子屏蔽作用较小，外层电子对内层电子几同层电子屏蔽作用较小，外层电子对内层电子几乎没有屏蔽作用。乎没有屏蔽作用。14（4）钻穿效应）钻穿效应 由电子云径向分布图可以看出，由电子云径向分布图可以看出，n值较大的电子值较大的电子在离核较远的区域出现的概率大，但在离核较近在离核较远的区域出现的概率大，但在离核较近的区域也有概率较小的峰出现，这种外层电子钻的区域也有概率较小的峰出现，这种外层电子钻到内层空间而靠近原子核的现象称为到内层空间而靠近原子核的现象称为钻穿效应钻穿效应。钻穿效应主要表现在钻入内层的小峰上，峰的数钻穿效应主要表现在钻入内层

8、的小峰上，峰的数目越多，钻穿效应越大。电子的钻穿效应和屏蔽目越多，钻穿效应越大。电子的钻穿效应和屏蔽效应是相互联系的，某电子的钻穿效应越强，其效应是相互联系的，某电子的钻穿效应越强，其被屏蔽的可能性就越小。钻穿效应可以用来解释被屏蔽的可能性就越小。钻穿效应可以用来解释能级交错现象。能级交错现象。15 屏蔽效应、钻穿效应不讲。屏蔽效应、钻穿效应不讲。电子排布式可以简化，如可以把钠的电子电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成【排布式写成【Ne】3s1。书写书写N、Cl、K、26Fe原子的原子的 核外电子排核外电子排布式布式16二、电子云二、电子云思考思考:宏观物体与微观物体（电子）宏观物体

9、与微观物体（电子）的运动有什么区别的运动有什么区别?宏观物体的运动特征：宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。17微观物体的运动特征：微观物体的运动特征：电子的质量很小，只有电子的质量很小，只有9.1110-31千克；千克；核外电子的运动范围很小（相对于核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；宏观物体而言）；电子的运动速度很大；电子的运动速度很大；测不准测不准18电子云轮廓图电子云轮廓图 电子在核外空间经常出现的区域电子在核外空间经常出现的区域 电子出现概

10、率约为90的空间所形成的电子云轮廓图原子轨道191s1s电子在原子核外电子在原子核外出现的概率分布图。出现的概率分布图。小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示电子在核外空间单电子在核外空间单位体积内出现的概位体积内出现的概率的大小。率的大小。量子力学中将这种电子云轮量子力学中将这种电子云轮廓图称为廓图称为“原子轨道原子轨道”20电子云电子云电子在核外空间出现机会(概率)多少的形象化描述 假想：重叠数百万张氢原子核外电子每个瞬间运动状态的照片，得到统计效果图。注意点：注意点：1.是电子在核外空间出现的 概率统计结果，非真的云2.氢原子电子云球形 好像在原子核外笼罩着一团电子形成的云雾，形象地称为电子云

11、图。21三、原子轨道：1.定义：电子出现概率约为90的空间所形成的电子云轮廓图H原子电子运动的原子轨道为球形1s原子轨道为球形ns轨道均为球形n越大,球半径越大22p能级电子云轮廓图p能级电子云图p轨道的3种空间伸展方向P电子原子轨道半径同样随着电子原子轨道半径同样随着n增大而增大增大而增大p轨道形状纺锤形或称为或称为哑铃形哑铃形23 d d能级的原子轨道有能级的原子轨道有 个个.d能级的原子轨道能级的原子轨道524一一个个s s轨道轨道，空间一种取向空间一种取向。能量相同，伸展方向不同s s 轨道轨道p p 轨道轨道 三种三种空间空间取向取向，三三个个 等等 价价 p p轨道轨道。25能层符

12、号 六P五O四N4f4d 4p4s三M3d3p3s二L2p2s一K1s轨道伸轨道伸展方向展方向轨道轨道总数总数16轨道总数轨道总数(能层序数能层序数)2=26电子层电子层原子轨原子轨道类型道类型原子轨原子轨道数目道数目可容纳可容纳电子数电子数1 12 23 34 4n n1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n22818322n227四、四、核外电子运动状态的描述：核外电子运动状态的描述：能层能层能级能级电子云的伸展方向电子云的伸展方向决定能量高低决定能量高低决定原子轨道决定原子轨道自旋方向：顺时针自旋自旋方向：顺时针自旋 逆时针自旋逆时针自旋同一个原子轨道里的电子的自

13、旋方向相反同一个原子轨道里的电子的自旋方向相反 电子的自旋状态电子的自旋状态四四个个方方面面28五、核外电子排布的原则 1.能量最低原理：电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，然后再依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低状态。原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理292.Pauling不相容原理：每个原子轨道至多容纳两个自旋方向相反的电子.第n能层轨道总数:n2最多容纳的电子数:2n2303.洪特规则 4.补充规则相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）电子

14、排布在同一能级时，总优先单电子排布在同一能级时，总优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。独占据一个轨道，且自旋方向相同。31 用轨道表示式表示出铁原子的核外电子排布洪特规则泡利原理能量最低原理3224Cr原子的电子排布图原子的电子排布图:1s22s22p63s23p63d54s1不是不是3d44s2例：例：33画出24Cr 的轨道排布式洪特规则的特例：在等价轨道的全充满（在等价轨道的全充满（p6，d10，f14）、半充满（）、半充满（p3，d5，f7）全空时）全空时(p0,d0,f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性。的状态，具有较低的能量和较大的稳定性。1s22s22p63s23p64s

15、23d44s13d534例例“各能级最多容纳的电子数，各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（支撑这一结论的理论是（）A构造原理构造原理 B泡利原理泡利原理 C洪特规则洪特规则 D能量最低原理能量最低原理B35分别写出Na、K的基态原子的电子排布 电子排布式练习：试分别写出练习：试分别写出17Cl、22Ti、28Ni的电子排布式和的电子排布式和电子排布图电子排布图(参考课本参考课本p12)。36注意注意37在同一个原子中，离核越近、在同一个原子中，离核越近、n n越小越小的电子层能量的电子层能量 。在同一电子层中，。在同一电子层中，各亚

16、层的能量按各亚层的能量按s s、p p、d d、f f的次序的次序 理论研究证明，多电子原子中，同理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有以把它们分成能级，第三能层有3 3个能级个能级分别为分别为_ 。越低越低增大增大。3S 3P 3d38四、基态与激发态、原子光谱四、基态与激发态、原子光谱391 1基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子 不同能层的能量的变化不连续，是量不同能层的能量的变化不连续，是量子化的。子化的。处于最低能量的原子叫做处于最低能量的原子叫做基态原子基态原子当基态原子的电子吸收能量后，当

17、基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子激发态原子（1s22s2 2p63d1属于激发态）属于激发态）40可利用原子光谱上的特征谱线来鉴可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为定元素，称为光谱分析光谱分析不同元素的原子发生跃迁时会吸收不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量或释放不同的能量表现为光的形式表现为光的形式用光谱仪摄取用光谱仪摄取得到各种元素的电子的得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱吸收光谱或发射光谱41 通常电子尽可能处在离核最近的轨道运通常电子尽可能处在离核最近的轨道运动，此时原子的能量最低，原子处于动，此时原子的能量最低，原子处于基态基态。电子吸收了能量（如光能、热能）可电子吸收了能量（如光能、热能）可能能跃迁跃迁到离核较远的轨道到离核较远的轨道,此时原子处于此时原子处于激激发态发态。处于激发态的电子处于激发态的电子不稳定不稳定，可以跃迁回，可以跃迁回到离核较近的轨道上，同时到离核较近的轨道上，同时释放释放出光能。出光能。42氢原子光谱特征谱线43 氦 汞钠原子特征光谱44小结：小结：1各原子轨道的能量高低比较各原子轨道的能量高低比较（1）nsnpndnf（2）1s2s3s4s（3）同一能层同一能级的各原子）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等：轨道能量相等：2Px2Py2Pz