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1、教 案教学单位 法化专业方向 教 研 室 微量物证教研室 课程名称 普通化学 总学时数 48学时 授课对象 刑技专业本科生 使用教材 公安基础化学 第 14 次课第五章 第一节核外电子的运动状态（一、二）授课类型：理论课 实验课 训练课 习题课 其它学时2备 注教学目的要求：1、了解氢原子光谱、玻尔理论、普朗克量子理论等基本概念。2、掌握微观粒子的波粒二象性的基本概念。教学重点、难点：微观粒子的波粒二象性的基本概念。教学方法与手段： 课堂讲授、学生讨论。5.1 核外电子的运动状态一、氢原子光谱和玻尔理论1、氢原子光谱（1）了解光谱、氢原子光谱、普朗克量子理论等基本概念。光谱：光波按波长大小排列
2、而成的谱线系列。里德堡方程：谱线波长 n1、n2都是正整数，且n2 n1：谱线频率 ：里德堡常数（1.09737107 m-1) ：谱线波数普朗克量子论：能量的放出或吸收并不是连续的，而是按照一个基本量或基本量的整数倍被物质放出或吸收，这种情况称做量子化。这个最小的基本量称为量子或光子。一个光子的能量与光的频率成正比： = h：一个光子的能量（J）； ：光的频率（s-1） H：普朗克常数（6.62610-34Js）（2）了解玻尔理论的三个要点电子不是在任意的轨道上运动，是在一些特定的轨道上运动；电子在特定的轨道上运动时既不放出也不吸收能量，处于稳定状态；当电子在两个不同的轨道之间跃迁时，以光的
3、形式吸收或放出能量。 （3）据玻尔理论解释氢原子光谱基态：能量最低的能量状态。 n = 1、 r = ao激发态：基态以外的其它能量状态。n = 1、2、3 、4 量子数：n = 1、2、3 （正整数）（4）氢原子光谱的产生 电子在不同能量的两个轨道之间的跃迁（高低）。 二、微观粒子的波粒二象性 1、光的波粒二象性（1）分类光子：静止质量等于零的微观粒子，如光。实物粒子：静止质量不等于零的微观粒子，如分子、 原子、电子 （2）光的本质光具有波粒二象性（既具有波动性，又具有微粒性），是波动和微粒的矛盾统一体。 光在传播过程中主要表现为波动性；而在与实物粒子相互作用时主要表现为粒子性。2、实物粒子
4、的波粒二象性（1）德布罗意假设实物粒子和光子一样也具有波粒二象性。物质的波动是大量微粒运动，或者是一个粒子千万次运动所表现出来的性质，是微粒行为统计性的结果。因此，实物粒子的波动也称为统计波、几率波。实物粒子的波动性也可以理解为其运动轨迹的不确定性，波长 的大小代表不确定性的大小。 10g重，速度为1000m/s的子弹，=h/mv=10-26(nm) 9.110-28g重，速度为106m/s的电子， =h/mv=0.73(nm) 运动的子弹和电子，谁的波动性明显呢？ 请同学考虑：谈论电子在原子中的运动轨道还有意义吗？原子理论的内容比较抽象作业：1、P158第3、4题参考资料：赵玉娥主编基础化学
5、；高教出版社无机化学第 14 次课 授课题目：第五章第一节核外电子的运动状态（三、四）授课类型：理论课 实验课 训练课 习题课 其它学时2备 注教学目的要求：1、掌握波函数、原子轨道、电子云等基本概念。2、掌握三个量子数的物理意义及其取值。教学重点、难点：1、波函数、原子轨道、电子云等基本概念的理解。2、量子数的物理意义及取值。教学方法与手段： 课堂讲授、学生讨论。教学内容的组织：三、波函数与原子轨道1、波函数与薛定谔方程（1）波函数：描述微观粒子运动状态的函数式，用表示。 是空间坐标x、y、z的函数， = （x、y、z） 是状态函数，每个 对应电子的一种可能运动状态（2）薛定谔方程坐标系变换
6、y n、l、m(x,y,z)y n、l、m(r, ,)R( r )：径向波函数，只与电子离核半径有关，由量子数n决定Y( ,)：角度波函数，只与两个角度有关，由量子数l、m来决定求解薛定谔方程得到的重要结论、y是一个包含n、l、m三个参数的x、y、z的函数，记作：y n、l、m(x、y、z)。、三个参数称为量子数，其取值不是任意的。 n：主量子数， n = 1、2、3、4.（正整数） l：角量子数， l = 0、1、2、3. n 1（共n个值）m: 磁量子数， m = 0、1、 2、 3. l（共2l+1个值）、三个量子数的每一种合理的组合即可确定出一个相应的波函数y n、l、m ，代表电子的
7、一种可能的运动状态。、规定：l 值等于0、1、2、3的轨道分别叫做s、p、d、f 轨道，l = 0 s 轨道 m=0S轨道有 1 个l = 1 p 轨道 m=0、 1， p 轨道有 3 个(px、py、pz)l = 2 d 轨道 m=0、 1、 2， d 轨道有 5 个 (dxy、dxz、dyz、dx2-y2、dz2)l = 3 f轨道 m=0、 1、 2 、 3 ， f轨道有 7 个2、原子轨道的角度分布图（1）原子轨道角度分布图有正、负号之分；（2）3个p轨道的角度分布图形状相同，只是空间取向不同；（3）5个d 轨道的角度分布图形状相似，并且空间取向不同。3、3个量子数的物理意义（1）主量
8、子数n决定原子轨道的能量及轨道离核的平均距离。 （2）角量子数 l 决定原子轨道的形状（球形、8字形、花瓣形等）。 （3）磁量子数m 决定原子轨道在空间的伸展方向，m与能量无关。四、 几率密度和电子云1、电子云2 电子云是电子在核外空间出现的几率密度大小的形象化描述。 电子云没有边界，理论上讲，离核很远的地方仍有电子出现的可能性， 只不过几率很小而已。2、电子云的角度分布图 电子云的角度分布图与原子轨道的角度分布图形状相似，但有两点区别： 电子云角度分布图要“瘦”一些； 电子云角度分布图没有正、负号之分。3、 电子云的径向分布图D(r) 叫做电子云的径向分布函数D(r) 的物理意义：在半径为r
9、 处单位厚度薄球壳内出现电子的几率。1s 轨道的电子云径向分布在 r=a。处出现极大值；随主量子数n的增大，s 轨道电子云径向分布最大值处离核的距离逐渐增大，但内部仍然存在小峰。径向分布函数的特点是： 具有( n l)个峰，l 值越小的轨道，其主峰前面的小峰越多， 电子在内层出现的几率越大。作业：P158第5、6、10题参考资料：赵玉娥主编基础化学；高教出版社无机化学第 15 次课 授课题目：第五章第二节多电子原子结构和元素周期表（一、二）授课类型：理论课 实验课 训练课 习题课 其它学时2备 注教学目的要求：1、掌握核外电子排布的三原则。2、掌握原子、离子核外电子分布式的正确表示方法。教学重
10、点、难点：原子、离子核外电子分布式的正确表示方法。教学方法与手段： 课堂讲授、学生讨论。教学内容的组织：5.2 多电子原子结构和元素周期系一、近似能级图1、光谱实验l值相同的轨道，n大的能量高，如E3pE2pn值相同的轨道，l大的能量高，如E3dE3pE3s n 和 l 都不同的原子轨道，谁的能级高？如：4s与3d，谁的能量高？ 4f 与6s，谁的能量高？ 1、 徐光宪近似规律多电子原子的外层轨道的能量次序按(n + 0.7l) 值的大小来确定。如：4s 和3d 两个轨道， E4s E3d。 4f 和6s两个轨道， E6s E4f2、 能级交错这种n值大的原子轨道的能量反而比n 值小的轨道能量
11、低的现象称为能级交错。能级组：原子中(n+0.7l) 值整数部分相同的一组原子轨道。（看书147页，图5.10） 二、核外电子的排布规则1、电子的自旋电子的轨道运动状态用波函数来描述， 电子的自旋运动由自旋量子数 ms 来确定。电子的自旋有两种状态，ms的取值只有两个：、 一个电子的运动状态要由 n、l、m、 ms 四个量子数才能完全确定。2、核外电子排布三原则(1)能量最低原则电子尽量分布于能量低的轨道上。 (2)泡利不相容原则同一个原子中没有四个量子数完全相同的电子。即每个原子轨道上最多只能容纳2个电子，且自旋方向必须相反！(3)洪特规则在同一亚层的各个轨道（等价轨道）上，电子的排布将尽可
12、能分占不同的轨道，且自旋方向相同。例： C原子核外电子排布式为：N原子核外的电子排布式为：洪德规则的特例： 等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的 全充满： S2 , p6, d10, f14半充满： s1 , p3, d5, f7 全 空： S0 , p0 , d0, f03、原子的外层电子分布式外层电子：也称价电子。主族元素：最外层电子副族元素：最外层电子(n -1)层d 轨道电子镧、锕系元素：最外层电子(n -2)层 f 轨道电子如V原子，Z = 23 Cr原子， Z=24 4、离子的电子分布式原子失去电子变成离子时，按电子层次序先失去最外层电子。失电子的顺序按轨道（n+0.4l）值的大小来确定，其值大的轨道上的电子先失去。如：
