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(共31张PPT)
第一节 原子核外电子的运动
课时1 人类对原子结构的认识
原子核外电子的运动特征
第二章 原子结构与元素性质
授课人：
学习目标
1．从微观角度认识电子的运动状态，了解电子的激发与跃迁，能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。
2．通过对不同时期原子结构模型的认识，了解建构模型在认识原子结构中的重要作用，能举例说明原子结构模型发展演变的历程，基于实验证据建构和优化模型。
一、人类对原子结构的认识
道尔顿原子模型
葡萄干布丁模型
核式模型
玻尔模型
“有核行星”
量子力学模型
人类对原子结构的认识是循序渐进并不断发展的
实心小球模型
电子云模型
行星模型（卢瑟福）
（汤姆森）
（玻尔）
一、人类对原子结构的认识
一、人类对原子结构的认识
玻尔研究氢原子光谱，提出他的原子结构模型
1913年，丹麦物理学家玻尔研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型，较好地解释了氢原子线状光谱的特征，因此获得了1922年的诺贝尔物理学奖。
一、人类对原子结构的认识
01
02
03
原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。
不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。
原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。
一、人类对原子结构的认识
当电子吸收了能量（如光能、热能等）后，就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。
处于能量较高轨道的电子不稳定，会回到能量较低的轨道上，当电子从能量较高的轨道回到能量较低的轨道时，就会发射出光子，发出光的波长取决于两个轨道的能量之差。
玻尔认为，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。
一、人类对原子结构的认识
电子在原子核外空间出现的机会是有规律的。
氢原子的核外电子，当处于能量最低状态时（即基态），电子主要在原子核周围的球形区域内运动。
运动区域距离核近，电子出现的机会大
运动区域距离核远，电子出现的机会小
基态原子：处于能量最低状态的原子。
一、人类对原子结构的认识
处于能量最低状态的氢原子（基态原子）的电子云示意图
小点越密，表明概率密度越大
用小点代表电子在核外空间区域出现的机会，小点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。
电子云：即用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。
氢电子云轮廓图的绘制过程
电子云轮廓图
是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。
一般是将出现概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，即原子轨道。
一、人类对原子结构的认识
二、原子核外电子的运动特征
K L M N O P
1 2 3 4 5 6
电子层（用n表示）
电子层符号
离核距离
能量高低
近
远
低
高
钠原子光谱
分析钠原子光谱时发现：
即便是相同的两个电子层之间发生电子跃迁，也会出现多条谱线。
对于这个现象，你会提出何种假设？
二、原子核外电子的运动特征
实验和量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动，其能量也不相同，故可将同一电子层进一步划分为不同的能级。
学段 年级 分班
小学 一年级、二年级、三年级、四年级、五年级、六年级 一年级1个班，二年级3个班……
初中 初一、初二、初三 初一1个班，初二3个班……
高中 高一、高二、高三 高一1个班，高二3个班……
电子层
能级
不同能级的轨道数
二、原子核外电子的运动特征
电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
原子轨道是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。
二、原子核外电子的运动特征
人们常用小写的英文字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道（能级）。
轨道的类型不同，能量不同，形状也不同。
表示方法：
原子轨道用表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。
二、原子核外电子的运动特征
同一原子的电子层序数越高，s电子云的半径越大。
所有原子的任一电子层的s电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。
s轨道是球形对称的，所以s轨道只有1个轨道。
s轨道
二、原子核外电子的运动特征
p电子云轮廓图是纺锤形或哑铃形的。
每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py,和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。
p轨道
二、原子核外电子的运动特征
p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所以p轨道包括px、py、pz 3个轨道。
p轨道是相互垂直的
p电子云轮廓图的平均半径随电子层序数的增大而增大。
二、原子核外电子的运动特征
d轨道
d轨道有5个伸展方向
（5个轨道）
二、原子核外电子的运动特征
f轨道
f轨道有7个伸展方向
（7个轨道）
二、原子核外电子的运动特征
原子轨道动画演示
二、原子核外电子的运动特征
原子轨道表示方法：
将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、 p、d、f结合起来。
1s、2s、2p（2px、2py、2pz）、3d
能级与原子轨道数目的关系
能级符号 ns np nd nf
轨道数目 1 3 5 7
二、原子核外电子的运动特征
各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数
电子层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数
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、原子核外电子的运动特征
(1)某电子层的轨道类型数＝电子层序数(n)(2)某电子层的轨道数＝电子层序数平方(n2)(3)s、p、d、f轨道的轨道数目分别为1、3、5、7(4)每一个轨道最多容纳2个电子(5)每一个电子层最多容纳电子数为2n2(n为电子层序数)
定量关系
二、原子核外电子的运动特征
原子轨道能量的高低存在如下规律：
形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s…
处于相同电子层的原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。
电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
二、原子核外电子的运动特征
+
现代原子结构模型
原子轨道
1s
2s
3s
4s
5s
2p
3p
4p
5p
3d
4d
5d
4f
5f
5g
电子自旋：
原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上的箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。
“电子自旋”并非真像地球绕轴自转一样，它只是代表电子的两种不同状态。
二、原子核外电子的运动特征
二、原子核外电子的运动特征
电子自旋：
典例解析
D
例1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是(　　)
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．氢原子的电子云中，小点表示电子的运动轨迹
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子层的增大而增大
课堂小结
人类对原子结构的认识
原子核外电子的运动特征
不良反应
发展历程
波尔模型理论
电子云
电子层
原子轨道与能级
电子自旋
随堂练习
1．下图是s轨道、p轨道的原子轨道图。试回答下列问题：
(1)s轨道呈____形，每个s轨道有___个原子轨道；
p轨道呈______形，每个p轨道有___个原子轨道。
(2)s轨道的原子轨道、p轨道的原子轨道的半径
与____________有关，____________越大，原子
轨道半径越大。
球
1
纺锤
3
电子层序数
电子层序数
谢谢观看
THANKS

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