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1、画出下列原子的原子结构示意图O Na Al Ar 巩固练习 1 道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用 他的学说中包含有下述三个论点 原子是不能再分的粒子 同种元素的原子的各种性质和质量都相同 原子是微小的实心球体 从现代的观点来看 你认为这三个论点中不确切的是A 只有 B 只有 C 只有 D 2 汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么 电子 D 小结 人类对原子结构的认识历史 德谟克利特 朴素原子观 道尔顿 原子学说 汤姆生 葡萄干面包式 模型 卢瑟福 带核原子结构模型 玻尔 原子轨道模型 现代量子力学模型 2 在卢瑟福的原子结构模型的基础上提出玻尔 Bohr 的原子结构模型 玻尔理论的三个假设 1
2、 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动 并且不辐射能量 2 不同轨道上运动的电子具有不同能量 而且能量是量子化的 轨道能量依n值 1 2 3 的增大而升高 n称为量子数 对氢原子而言 电子处在n 1的轨道是能量最低 称为基态 能量高于基态的状态 称为激发态 3 只有当电子从一个轨道 能量为Ei 跃迁到另一个轨道 能量为Ej 时 才会辐射或吸收能量 如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来 就形成了光谱 追根寻源 试用玻尔理论来介绍为什么氢原子光谱是线状光谱 身边的化学 了解 霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光 电子在发生跃迁时辐射或吸收能量是量子化的 对霓虹灯而言 灯管中装载
3、的气体不同 在高电压的激发下发出的光的颜色就不同 联想 质疑 波尔只引入一个量子数n 能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因 但复杂的光谱解释不了 实验事实 原子轨道与四个量子数 原子光谱带来的疑问 钠原子光谱在n 3到n 4之间会产生两 多 条谱线 氢原子光谱在n 到n 之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线 在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线 这些问题用玻尔的原子模型无法解释 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道 每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n l m共同描述 1 原子轨道与四个量子数 1 主量子数n 描述电子离核的远近 n
4、取值为正整数 对应符号为 n所表示的运动状态称为电子层 能层 练习 下列各层电子能量的从高到低的顺序是A M层B K层C N层D L层 2 角量子数l 电子亚层 能级 描述 电子云 原子轨道的形状 l取值为0 n 1 共n个数值 符号为s p d f等 若电子的n l相同 则电子的能量相同 在一个电子层中 l的取值有多少个 表示电子层有多少个不同的能级 练习 找出下列条件下能级的数目 并写出其能级的符号A n 1B n 2C n 3D n 4 11s 22s2p 33s3p3d 44s4p4d4f 规律 每层的能级数值 电子层数 三 电子云和原子轨道 1 电子运动的特点 质量极小 运动空间极小
5、 极高速运动 统计 它在原子核外各处出现的概率 因此 电子运动不能用牛顿运动定律来描述 只能用 的观点来描述 统计出 2 无确定的轨道 无法描述其运动轨迹 3 不能同时测定电子在某一刻所在的位置和运动速度 宏观 微观运动的不同 形象化的描述电子在核外空间单位体积内出现概率大小的图形 1 电子云 说明 1 电子云图中的每一个点并不是表示一个电子 2 电子云图中单位体积内点越稠密 电子云密度大 表示电子在单位体积内出现的概率越大 单位体积内点越稀疏 电子云密度小 表示电子在那里在单位体积内出现的概率越小 常把电子出现的概率约为90 的空间圈出来 人们把这种电子云轮廓图成为 原子轨道 2 原子轨道
6、球 半径越大 S原子轨道是 形对称的 S能级只有一个原子轨道 能层序数越大 原子轨道的 s能级的原子轨道图 P原子轨道是 形的 每个P能级有 个轨道 它们互相垂直 分别以 为符号 P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而 在同一能层中Px Py PZ的能量相同 纺锤 3 Px Py Pz 增大 P能级的原子轨道 P能级的原子轨道 P能级的原子轨道是纺锤形的 每个P能级有3个原子轨道 它们相互垂直 分别以Px Py PZ表示 3 磁量子数m 每一电子亚层的原子轨道数描述磁场中原子轨道的能量状态m可以取 2l 1 个数值 如l 0 m只可以取1个值 对应谱线只有一条 如l 1 m可以取3个值 对应的
7、谱线有三条 如l 2 m可以取5个值 对应的谱线有五条 n l m确定 原子轨道就确定了 练习 找出下列条件下原子轨道的数目n 1B n 2C n 3 11s 42s 12p 3 3s 13p 33d 5 规律 每层的原子轨道数为层数的平方 n2 4 自旋量子数ms 描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态 简称为电子自旋状态 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种 分别用符号 表示 注意 自旋并不是 自转 实际意义更为深远 练习 实验证明 同一原子中电子的运动状态均不相同 试推断 每个原子轨道最多有几个电子 每个电子层最多有多少个电子 2 量子数和原子轨道的关系 1s 2s 2px2py2pz
8、3s 3px3py3pz 3dxy3dyz3dxz3dx2 y23dz2 知识小结 原子轨道 量子力学中单个电子的空间运动状态描述原子轨道的量子数是 n l m 描述电子运动的量子数是 n l m ms n l m ms的取值与原子轨道数 可容纳的电子数的关系 每层的能级数 l数 电子层数 n 每层的轨道数 电子层数的平方 n2 每层最多容纳的电子数为 2 电子层数的平方 2n2 习题1 下列各电子层 不包含d能级的是 A N电子层B M电子层C L电子层D K电子层 C D 2 下列能级中 轨道数为5的是 A s能级B p能级C d能级 C 3 以下各能级能否存在 如果能存在 各包含多少轨道 1 2s 2 2d 3 4p 4 5d 答 1 2s存在 轨道数为1 2 2d不能存在 3 4p存在 轨道数为3 4 5d存在 轨道数为5 4 写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号 1 n 1 l 1 2 n 4 l 0 3 n 5 l 2 2p 4s 5d 1 主量子数不同的同一类型的轨道 1S2S3S4S2 主量子数相同的不同轨道 2s2p3s3p3d3 主量子数 轨道形状相同但空间伸展方向不相同的不同轨道 2px2py2pz 原子轨道能量比较 本节课的关键词 原子轨道主量子数n角量子数l磁量子数m自旋磁量子数ms电子云 二 量子力学对原子核外电子运动状态的描述
