高中化学第1章原子结构第1节第2课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述学案鲁科版

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1、第2课时　量子力学对原子核外电子运动状态的描述[学习目标定位]　1.知道描述核外电子运动状态的量子数的含义。2.学会用四个量子数描述原子核外电子排布的方法。3.理解电子云的概念。一　原子轨道1．电子层通常，我们用量子数n来描述电子离核的远近，习惯上称为电子层。n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。n越大，电子离核的平均距离越远、能量越高。2．能级当量子数n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。例如，n＝1时，有1个s能级；n＝2时，有1个s能级和1个p能级；n＝3时，有1个s能级，1个

2、p能级和1个d能级；等等。3．原子轨道原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。当n＝1时，有1个原子轨道，记作1s；当n＝2时，有4个原子轨道，记作2s、2px、2py、2pz；当n＝3时，有9个原子轨道，记作3s、3px、3py、3pz，此外还有5个d轨道；等等。具体见下表。量子数n符号能级种类原子轨道原子轨道数n＝1Ks1s1n＝2Ls2s1p2p3n＝3Ms3s1p3p3d3d5……………4.电子的“自旋”实际上，在核外运动的电子还存在一种称之为“自旋”的量子化运动。处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。提醒　(1

3、)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于电子层数。9(2)每个电子层中原子轨道总数为n2个。[归纳总结]原子核外电子运动状态的描述(1)在多电子原子中，核外电子处于不同的电子层，电子层序数(主量子数)n越大，电子离核越远，能量越高。(2)处于同一电子层的电子，能量可能不同，可以把它们分成若干个不同的能级，用s、p、d、f等符号表示，其能量为ns

4、的自旋状态。在同一个原子中不存在两个运动状态完全相同的电子。[活学活用]1．下列叙述正确的是(　　)A．能级就是电子层B．每个电子层最多可容纳的电子数是2n2C．同一电子层中的不同能级的能量高低相同D．不同电子层中的s能级的能量高低相同答案　B解析　能级又叫电子亚层，能层才是电子层；同一电子层中的不同能级的能量高低的顺序是Ens

5、、原子轨道、原子轨道伸展方向及电子的自旋方向都确定时，才能准确表示电子的运动状态C．同一个原子的原子核外可能有两个电子的运动状态是相同的D．原子轨道伸展方向与能量大小是无关的答案　C解析　p、d、f轨道的伸展方向种数分别为3、5、7种；原子核外电子的运动状态由电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向及电子的自旋方向4个方面确定；同一个原子的原子核外不可能有任何两个电子的运动状态是完全相同的；相同原子轨道的不同伸展方向能量相同。二　电子云与原子轨道的图形描述1．原子核外电子的运动特点(1)电子的质量很小(9.1×10－31kg)，带负电荷；9(2)相对于原子和电子的体积而言，

6、电子运动的空间很大；(3)电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108m·s－1)。2．电子在核外空间做高速运动，不能确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的概率，得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。(1)制作电子云轮廓图是为了表达电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态有一个形象化的简单描述。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制：(2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓是球形，p能级的电子云轮廓是哑铃形。3．几种原子轨道的图像图1给出的是1s原子轨道、2s原子轨道和3s原子轨道的示意图，图2

7、给出的是同能级中三个p原子轨道的示意图。原子轨道示意图可归纳如下：(1)s原子轨道在三维空间分布的图形是球形。即s原子轨道具有球形对称性。量子数n不同时，s原子轨道的形状相同、大小不同，1s<2s<3s<……(2)p原子轨道在三维空间分布的特征是，三个p原子轨道分别相对于x、y、z轴对称，轨道的形状为相同大小的哑铃(或纺锤)形。即三个p原子轨道都是相同大小的、具有轴对称性的哑铃形，它们分别沿x、y、z轴三个相互垂直的方向伸展。量子数n不同时，p原子轨道的形状相同、大小不同，2p<3p<4p<……(3)同理，d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。[