1、第一节 原子结构模型（第二课时）,原子轨道,选修三物质结构与性质第一章原子结构,【学习目标】,1、据已有知识，能够知道电子在原子核外运动是以能量为依据分层排布的 2、从能级角度进一步细分原子核外电子的运动区域，每一层中都含有哪些能级、个数多少。 3、通过阅读课本能说出四个量子数的关系及电子的自旋状态。 4、能够描述S、P原子轨道的形状，知道原子轨道的伸展方向和该类型轨道数量相等。,教学重点：原子轨道、能级、电子自旋、电子云 教学难点：多电子原子中，核外电子分不同的能层，同一能层又分成能级,【复习检测练习】 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
2、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,3人们对原子结构的认识，同其他科学事实一样经历了一个不断探索，不断深化的过程，下列关于原子结构模型的演变过程中，正确的是A汤姆逊原子模型道尔顿原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型 B汤姆逊原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型道尔顿原子模型 C道尔顿原子模型卢瑟福原子模型汤姆逊原子模型玻尔原子模型量子力学模型 D道尔顿原子模型汤姆逊原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型量子力学模型,【复习检
3、测练习】,D,【复习回顾1】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,氢原子的线状光谱,太阳光的连续光谱,为什么氢原子光谱是线状光谱？,n=4n=3n=2n=1,吸收能量,释放能量,氢原子从一个电子 层跃迁到另一个电 子层时，吸收或释 放一定的能量，就 会吸收或释放一定 波长的光， 所以得到线状光谱,E = E2- E1= h (=c/),复习,复习回顾2连续光谱(continuous spectrum)：,线状光谱(原子光谱)(line spectrum)：,若由光谱仪
4、获得的光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱。如阳光等。,若由光谱仪获得的光谱是由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的，则所得光谱为线状光谱。如氢原子光谱等。 从化学角度理解为： 电子连续地辐射能量可形成连续光谱 ；电子不能连续地辐射能量可形成线状光谱。,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
5、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.,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单个电子运动状态的描述,1、主量子数n: 描述电子离核的远近 n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 :描述(电子云)原子轨道的形状 取值为 0， (n-1)共n个数值符号为 s， p，
6、d， f 等（称为能级) （能量依次升高）注意：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=1 B. n=2 C. n=3 D. n=4,1 1s,2 2s 2p,3 3s 3p 3d,4 4s 4p 4d 4f,规律: 每层的能级数值=电子层数,电子云：描述电子在空间出现的概率大小的图形.,电子云和原子轨道,原子轨道的图像描述根据量子力学理论,将原子轨道在空间的分布以图象方式在直角坐标系中表示出来.原子轨道示意图：s为球形，p为哑铃型,3、磁量子数m: 每一能级（电
7、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(2 l +1)个数值.如l =0, m只可以取0，对应的谱线只有一条.如l =1, m可以取0，1,对应的谱线有三条. 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=1 B. n=2C. n=3,1 1s,4 2s：1 2p ： 3,3s ： 1 3p ： 33d ： 5,规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2),量子数n(电子层数)所对应的能级和原子轨道的情况表,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ms =+
8、1/2(通常用符号表示). ms= -1/2 (通常用符号表示). 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?,归纳：量子数和原子轨道的关系,1s,2s,2px 2py 2pz,3s,3px 3py 3pz,3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2,量子理论对钠原子光谱的解释,由于钠原子的n电子层可以分为n个不同的能级：n = 4, L = 0, 1, 2, 3; n = 3, L = 0, 1, 2；所以，当钠原子受激变成激发态后，处于n=4的电子层的电子跃迁到n
9、=3的电子层的不同能级时形成的光谱含有多条谱线。,四个量子数,主量子数n: 描述电子离核的远近 n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,角量子数l :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n、 l 的相同，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,规律: 每层的能级数值=电子层数,磁量子数m: 描述磁场中原子轨道的能量状态m可以取0、1、2 l共(2l +1)个数值.,规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2),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
10、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5、量子数和原子轨道的关系,1s,2s,2px 2py 2pz,3s,3px 3py 3pz,3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2,1,K,0,s,0,1/2,2,L,0,1,s,p,0,0, 1,1/2,1/2,3,M,0,1,2,s,p,d,0,0, 1,0, 1 2,1/2,1/2,1/2,当堂习题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（
11、）。 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=2，l = 1 （2）n=4，l = 0 （3）n=5，l = 2,2p,4s,5d,5.下列几组量子数能够同时存在的是（ ）。A. 3、2、 2、 -1/2B. 3、0、-1、+1/2C. 2、2、 2、 2D. 1、0、 0、 0,A,小结：四个量子数：,电子核外运动状态,主量子数n,角量子数l,磁量子数m,自旋量子数ms,确定电子层,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值=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),谢谢大家,
