核外电子运动状态.doc

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1、ZK高一化学K1第四讲阅读材料核外电子运动特点：①电子质量很小，9.1095×10-31kg②电子运动空间很小，1×10-10m③电子运动速度很快，3×108m/s核外电子的运动状态（拓展）一、【知识梳理】电子在原子核外很小的空间内作高速运动，其运动规律跟一般物体不同，它们没有确定的轨道。因此，我们不能同时准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动的速度，也不能描画出它的运动轨迹。那么，如何描述原子核外电子的运动状态呢？一、电子云科学上应用统计的原理，以每一个电子在原子核外空间某处出现机会的多少，来描

2、述原子核外电子运动状态。电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，所以我们形象地称它为“电子云”。见下图。在电子云示意图中，小黑点表示电子出现的次数，小黑点的疏密（电子云密度）表示电子出现的几率。氢原子电子云：①球形；氢原子电子云示意图②离核近，电子云密度大，表示电子出现几率大；③离核远，电子云密度小，表示电子出现几率小。为了便于理解，我们假想有一架特殊的照相机给氢原子照相。先给某个氢原子拍五张照片，得到下图所示的不同的图象。图中⊕表示原子核，一个小黑点表示电子在这里出现一

3、次。氢原子的五次瞬间照相给氢原子拍上成千上万张照片，研究每一张照片会使我们获得这样一个印象：电子运动毫无规律，一会儿在这里出现，一会儿在那里出现。如果我们将这些照片叠印，就会看到如图所示的图象。图象说明将若干张氢原子瞬间照相叠印的结果，对氢原子的照片叠印张数越多，就越能使人形成一团电子云雾笼罩原子核的印象，这团“电子云雾”呈球形对称，在离核越近处密度越大，离核越远处密度越小。原子核外电子的运动状态可以从四个方面进行描述：1．电子层在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同，电子运动的区域也不相同，能

4、量低的电子通常在离核近的区域运动，能量高的电子通常在离核远的区域运动。根据电子的能量差异和通常运动区域离核的远近不同，可以将核外电子分成不同电子层。离核最近的为第一层，离核稍远的为第二层，依次类推，由近及远为三、四、五、六、七层，用符号K、L、M、N、O、P、Q表示。2．电子亚层和电子云的形状科学研究发现，在同一电子层中，电子的能量还稍有差别，电子云的形状也不相同。根据这个差别，又可以把一个电子层分成一个或几个亚层，分别用s、p、d、f等符号表示。s电子云为球形，p电子云为纺锤形，d电子云为花瓣形，

5、f电子云为更复杂的花瓣形，它们均以原子核为对称中心。形状越复杂，电子的能量越高。每个电子层所辖亚层数不等，K电子层只有一个s亚层，L电子层有s、p两个亚层，M电子层有s、p、d三个亚层，N电子层有s、p、d、f四个亚层。在同一个电子层，亚层电子的能量是按s、p、d、f的次序递增的。3．电子云的伸展方向（轨道）电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。S电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同；p电子云有三种伸展方向；d电子云有五种伸展方向；f电子云有七种伸展方向。如右图。在一定的电子层

6、上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。电子亚层可再细分为“轨道”。每个电子亚层所辖轨道数不等，s亚层只有1个轨道，p亚层有3个轨道，d亚层有5个轨道，f亚层有7个轨道。4．电子的自旋电子不仅在核外空间不停地运动，而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子。同一轨道中的2个电子称成对电子，若一个轨道中只有1个电子，该电子被称为单电子。表2-3是各电子层上的电子亚层数、轨道数和最多容纳电子数。表2-3电子层（n）电子亚

7、层轨道数（n2）最多容纳电子数（2n2）K1s12L2s、2p1+38M3s、3p、3d1+3+518（不可能出现在最外层）N4s、4p、4d、4f1+3+5+732（不可能出现在最外层和次外层）O5s、5p、5d、5f……1+3+5+7……P6s、6p、6d、6f……1+3+5+7……Q7s、7p、7d、7f……1+3+5+7……核外电子的能量电子层核外电子的运动区域核外电子的运动状态电子亚层电子云的伸展方向电子的自旋原子核外电子排布规律核外电子排布必须遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。

8、泡利不相容原理：在同一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在（即运动状态完全相同的电子在同一原子里是不能并存的、是互不相容的）。由此推论：同一原子中每一个轨道上只能容纳两个自旋方向相反的两个电子。能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有当能量较低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。在同一电子层上，各亚层的能量顺序为ns＜np＜nd＜nf；当电子层不同，电子亚层相同时，其能量顺序为1s＜2s＜3s＜4s，2