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(共35张PPT)
万物由原子构成。
德谟克利特
原子结构是认识物质结构和性质的基础。
原子是化学变化中的最小粒子，发生化学变化后，原子核没有改变，只是核外的电子发生了转移或偏移。
核外电子的运动状态
核外电子运动的特殊性
核外电子运动的规律性
核外电子运动的特殊性
问题1：原子由哪些粒子构成？
原子
电子核（带负电）
质子
（带正电）
原
子
中子
核内质子数=核外电子数=原子序数
问题2：核内质子数与核外电子数有什么关系？
英国化学家
道尔顿
实心球模型
1803年
英国物理学家
汤姆逊
葡萄干蛋糕模型
1904年
有核原子模型
1911年
分层排布模型
1913年
丹麦物理学家
玻尔
英国物理学家
卢瑟福
典型的原子结构模型
波粒二象性
电子在空旷的原子内围绕原子核高速运转，与我们看得见、摸得着的宏观物体不同，具有特殊性，即波粒二象性和不确定性。
电子衍射实验示意图
1924年德布罗意提出电子具有波粒二象性。
1927年戴维逊和小汤姆逊分别证实了电子的波动性。
波粒二象性
+
-
不确定性
可以准确测定宏观物体的速率和位置，不能同时确定电子的位置和速率，但可以统计它在空间某处出现的概率，这是因为微观粒子具有不确定性。
1927年德国物理学家海森堡提出不确定原理。
一个微观粒子的某些物理量不可能同时具有确定的数值，如果一个量越精确，则另一个量就越不精确，称为不确定原理。
德国物理学家
海森堡
德国物理学家
普朗克
奥地利物理学家
薛定谔
奥地利物理学家
泡利
法国物理学家
德布罗意
微观粒子的运动状态不能用经典力学来描述，要用量子力学来解决。
核外电子的运动状态遵循量子力学原理。
1926年奥地利物理学家薛定谔提出描述电子运动状态的薛定谔方程。
波函数在坐标系中的图形称为原子轨道，
它是指电子在原子核外运动的空间范围。
波函数
电子质量
势能
普朗克常数
总能量
波函数和原子轨道
符号 数量 形状
s 1 球 形
p 3 哑铃形
d 5 花瓣形
f 7 八瓣形
不同
形状
不同
数量
不同空间取向
符号 数量 形状
s 1 球 形
p 3 哑铃形
d 5 花瓣形
f 7 八瓣形
+
x
y
z
s轨道
x
y
z
+
─
px轨道
y
z
+
─
py轨道
x
y
z
+
─
pz轨道
x
符号 数量 形状
s 1 球 形
p 3 哑铃形
d 5 花瓣形
f 7 八瓣形
波函数和原子轨道
符号 数量 形状
s 1 球 形
p 3 哑铃形
d 5 花瓣形
f 7 八瓣形
d
d轨道有5个，空间取向比较复杂；角度分布图是花瓣形的，每个d轨道有4个波瓣，波相也有正负之分。
f
f轨道有7个，空间取向更复杂；角度分布图称为八瓣形。
波函数和原子轨道
x
y
z
s电子云
|Ψ|2表示电子在核外空间某处单位体积内出现的概率，即概率密度，在三维坐标中的图形称为电子云。
3个p电子云
z
Px电子云
x
电子云
不同？
x
y
z
s电子云
|Ψ|2表示电子在核外空间某处单位体积内出现的概率，即概率密度，在三维坐标中的图形称为电子云。
3个p电子云
z
Px电子云
x
电子云的图形略“瘦”，因为|ψ|小于1，|ψ|2值更小。
电子云
电子云的图中没有+、-之分，因为|ψ|2是正值。
确定一个电子
空间运动区域
确定一个电子运动状态
n：主量子数
l ：角量子数
m：磁量子数
ms：自旋量子数
四个量子数
3个变量x、y、z
3个常量n、l、m
波函数ψ
电子的空间运动区域：3个量子数。
电子的运动状态：
4个量子数+一个自旋量子数。
定义：描述电子所属电子层的参数
取值：1、2、3、4、5、6、7……n
符号： K、L、M、N、O、P、Q
意义：决定电子离核远近，n值越大，离核越远。n是决定能量高低的主要因素，n值越大，能量越高。
K层
L层
M层
主量子数 n
定义：描述电子所属电子亚层的参数
取值：0、1、2、3……n－1
符号：s、p、d、f
意义：①决定原子轨道形状
角量子数 l
1s
2s
2p
l=0，s亚层，轨道为球形；
l=1，p亚层，轨道为哑铃形；
l=2，d亚层，轨道为花瓣形；
l=3，f亚层，轨道为八瓣形；
②决定轨道能量高低的次要因素，
同一电子层中的不同亚层，l值越大，能量越高。
定义：描述电子所属电子亚层的参数
取值：0、1、2、3……n－1
符号：s、p、d、f
意义：①决定原子轨道形状
1s
2s
2p
角量子数 l
定义：描述电子所属原子轨道的参数。
取值：0、±1、±2、±3……±l，共2l+1个值。
意义：决定原子轨道的空间取向。
l符号 l取值 m取值 轨道数目
s 0 0 1
p 1 ＋1 0 －1 3
d 2 ＋2 ＋1 0 －1 －2 5
f 3 ＋3 ＋2 ＋1 0 －1 －2 －3 7
磁量子数m
在一个原子中，n、l值相同的不同轨道能量相同，称为等价轨道或简并轨道。
例如：2px、2py和2pz为 等价轨道
定义：描述电子自旋转状态的参数
取值：+ 、－
符号：↑、↓
意义：电子的两种自旋状态，即顺时针和逆时针方向。
电子自旋会产生磁场，自旋相反的一对电子磁场相互抵消。
自旋量子数ms
思考题：在原子核外第二电子层的第一亚层中运动的电子四个量子数的取值是什么？
小 结
主量子数 n
角量子数 l
磁量子数m
自旋量子数ms
波粒二象性
不确定性
波函数（原子轨道）
电子云
道尔顿实心球模型
汤姆逊葡萄干蛋糕模型
卢瑟福有核原子模型
玻尔分层排布原子模型
四个量子数
原子模型
量子化特征
核外电子运动的特殊性
小 结
主量子数 n
角量子数 l
磁量子数m
自旋量子数ms
波粒二象性
不确定性
波函数（原子轨道）
电子云
道尔顿实心球模型
汤姆逊葡萄干蛋糕模型
卢瑟福有核原子模型
玻尔分层排布原子模型
四个量子数
原子模型
量子化特征
核外电子运动的特殊性
小 结
主量子数 n
角量子数 l
磁量子数m
自旋量子数ms
波粒二象性
不确定性
波函数（原子轨道）
电子云
道尔顿实心球模型
汤姆逊葡萄干蛋糕模型
卢瑟福有核原子模型
玻尔分层排布原子模型
四个量子数
原子模型
量子化特征
核外电子运动的特殊性

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