原子核外電子的運(yùn)動(dòng)

1、人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史原原子結(jié)構(gòu)模型的演變子結(jié)構(gòu)模型的演變公元前公元前5世紀(jì)，古希臘世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家哲學(xué)家德謨克利特德謨克利特提出提出古典原子論：萬(wàn)物是由古典原子論：萬(wàn)物是由大量的不可分割的微粒大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即構(gòu)成的，即原子原子，物質(zhì)，物質(zhì)分割只能到原子為止。分割只能到原子為止。德謨克利特 1.古希臘古希臘德謨克利特德謨克利特 古典原子論古典原子論道爾頓原子模型 19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體。2.道爾頓道爾頓 近代原子論近代原子論(1803)不同元素化合時(shí)，這些元素的原子按簡(jiǎn)單整數(shù)不同元素化合時(shí)，這些元

2、素的原子按簡(jiǎn)單整數(shù)比結(jié)合成化合物。比結(jié)合成化合物?；瘜W(xué)元素均由不可再分的原子構(gòu)成；化學(xué)元素均由不可再分的原子構(gòu)成；原子在一切化原子在一切化學(xué)變化中均保持其不可再分性；學(xué)變化中均保持其不可再分性；同一種元素的原子在質(zhì)量和性質(zhì)上都相同，不同一種元素的原子在質(zhì)量和性質(zhì)上都相同，不同的元素在質(zhì)量和性質(zhì)上都不相同；同的元素在質(zhì)量和性質(zhì)上都不相同；錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤直到直到 1811年，意大利物理學(xué)家阿佛加德羅年，意大利物理學(xué)家阿佛加德羅(AAvogadro，1776-1856)提出分子概念加以補(bǔ)充，提出分子概念加以補(bǔ)充，發(fā)展成為發(fā)展成為“原子原子-分子論分子論”。 英國(guó)物理學(xué)家英國(guó)物理學(xué)家 湯姆森

3、湯姆森 (J.J.Thomson) 1884年擔(dān)任著名的卡文迪許年擔(dān)任著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。實(shí)驗(yàn)室主任。 1897年通過(guò)陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)年通過(guò)陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子?，F(xiàn)了電子。 1904年提出原子的年提出原子的“棗糕模棗糕模型型” ，認(rèn)為，認(rèn)為“電子是均勻地分電子是均勻地分布在正電荷的海洋中布在正電荷的海洋中”。湯姆森湯姆森原原子的棗糕模型子的棗糕模型1906年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。 原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況原子是一個(gè)半徑大約為原子是一個(gè)半徑大約為10101010米的球體，正電米的球體，正電荷均勻地分布于整個(gè)球體，電子則稀疏地嵌在荷均勻地分布于整個(gè)球體，電

4、子則稀疏地嵌在球體中，這是一個(gè)類似葡萄干面包的原子模型球體中，這是一個(gè)類似葡萄干面包的原子模型3. 1903年 英國(guó)湯姆葡萄干面包原子模型 英國(guó)物理學(xué)家英國(guó)物理學(xué)家 盧瑟福盧瑟福 (E.Rutherford) 1895年在劍橋大學(xué)攻讀博士學(xué)年在劍橋大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間直接受到湯姆森的指導(dǎo)。位期間直接受到湯姆森的指導(dǎo)。 1908年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1911年根據(jù)年根據(jù) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果結(jié)果提出原子的提出原子的“含核模型含核模型”，也稱為也稱為“行星模型行星模型”。 1919年接替湯姆森擔(dān)任卡文迪年接替湯姆森擔(dān)任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。許實(shí)驗(yàn)室主任。盧瑟福盧瑟福盧

5、瑟福是湯姆森六位獲諾貝爾獎(jiǎng)的學(xué)生之一，而他本盧瑟福是湯姆森六位獲諾貝爾獎(jiǎng)的學(xué)生之一，而他本人又指導(dǎo)包括玻爾在內(nèi)的十一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。人又指導(dǎo)包括玻爾在內(nèi)的十一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。4、 原子的含核模型原子的含核模型盧瑟福（盧瑟福（E ERutherfordRutherford）的）的“行星模型行星模型”。盧瑟福用。盧瑟福用粒粒子束（子束（HeHe2+2+）轟擊一塊金箔，并）轟擊一塊金箔，并用熒光屏探測(cè)用熒光屏探測(cè)粒子（粒子（HeHe2+2+）方）方向改變的程度。向改變的程度。ZnS屏屏粒子束粒子束鉛塊鉛塊屏屏4.盧瑟福帶核原子結(jié)構(gòu)模型的提出依盧瑟福帶核原子結(jié)構(gòu)模型的提出依(1911)據(jù)：據(jù)：通過(guò)

6、通過(guò) 粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的行星粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型：模型：原子是由帶原子是由帶正電荷正電荷的的質(zhì)量很集中質(zhì)量很集中的的很小很小的原子核和它的原子核和它外面運(yùn)動(dòng)著的帶負(fù)電荷的電子組成的一個(gè)體系，就像外面運(yùn)動(dòng)著的帶負(fù)電荷的電子組成的一個(gè)體系，就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。 其一，是電子以極大的速度繞核運(yùn)動(dòng)，輻射能其一，是電子以極大的速度繞核運(yùn)動(dòng)，輻射能量（電磁波），則軌道半徑越來(lái)越小，最后在量（電磁波），則軌道半徑越來(lái)越小，最后在非常短的時(shí)間內(nèi)掉在原子核上，引起原子毀滅，非常短的時(shí)間內(nèi)掉在原子核上，引起原子毀滅，稱為稱為“原子的塌陷原子的塌陷”

7、。狹義的光：狹義的光：波長(zhǎng)波長(zhǎng)400700nm之間的電磁波；之間的電磁波；廣義的光：廣義的光：即電磁波，包括可見(jiàn)光、紅外光、即電磁波，包括可見(jiàn)光、紅外光、紫外光、紫外光、X射線等。射線等。知識(shí)支持 連續(xù)光譜(continuous spectrum)： 若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜連續(xù)光譜。如陽(yáng)光等。 線狀光譜(原子光譜)(line spectrum)： 若由光譜儀獲得的光譜是由若由光譜儀獲得的光譜是由具有特定波長(zhǎng)具有特定波長(zhǎng)的、彼此分立的譜線的、彼此分立的譜線所組成的，則所得光譜為所組成的，則所得光

8、譜為線狀光譜線狀光譜。如氫原子光譜等。如氫原子光譜等。氫原子的線狀光譜氫原子的線狀光譜太陽(yáng)光的連續(xù)光譜太陽(yáng)光的連續(xù)光譜 質(zhì)疑質(zhì)疑 根據(jù)根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和和經(jīng)典的經(jīng)典的電磁學(xué)觀點(diǎn)電磁學(xué)觀點(diǎn)，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量，其光子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量，其光譜應(yīng)是譜應(yīng)是連續(xù)光譜連續(xù)光譜而不應(yīng)是而不應(yīng)是線狀光譜線狀光譜。那。那么，氫原子的光譜為什么是線性光譜而么，氫原子的光譜為什么是線性光譜而不是連續(xù)光譜呢？不是連續(xù)光譜呢？盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提的基礎(chǔ)上提出出（1） 原子中的電原子中的電子在具有確

9、定半徑子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且子核運(yùn)動(dòng)，并且不不輻射能量；輻射能量；（2）不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同能）不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同能量，而且能量是量子化的，軌道能量依量，而且能量是量子化的，軌道能量依n值（值（1、2、3、）的增大而升高，）的增大而升高，n稱稱為主量為主量子數(shù)。對(duì)氫子數(shù)。對(duì)氫原子原子而言，電子處在而言，電子處在n=1的軌道是能量最低，稱為的軌道是能量最低，稱為基態(tài)基態(tài)，能量，能量高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)；（3）只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道（能量為）只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道（能量為Ei）躍遷到另一個(gè)軌道（能量為躍遷到另一個(gè)

10、軌道（能量為Ej）時(shí)，才會(huì)）時(shí)，才會(huì)輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來(lái)，就形成了以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來(lái)，就形成了光譜。光譜。E4E3E2E1躍遷假設(shè)4 3 2 1 h=E初 E未軌道假設(shè)4 3 2 1玻爾理論的局限：玻爾理論的局限：1. 多電子原子光譜多電子原子光譜 2. 氫原子的精細(xì)光譜氫原子的精細(xì)光譜波爾理論的成就波爾理論的成就 1.1.成功地解釋了氫原子的線狀光譜，它對(duì)成功地解釋了氫原子的線狀光譜，它對(duì)氫原子光譜譜線頻率的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很氫原子光譜譜線頻率的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很吻合。吻合。 2.2.首先提出了電子運(yùn)動(dòng)能量的量

11、子化概念。首先提出了電子運(yùn)動(dòng)能量的量子化概念。聯(lián)想聯(lián)想質(zhì)疑質(zhì)疑波爾只引波爾只引入一個(gè)量子數(shù)入一個(gè)量子數(shù)n,能比能比較好地解釋了氫原子較好地解釋了氫原子線狀光譜產(chǎn)生的原因；線狀光譜產(chǎn)生的原因；但復(fù)雜的光譜解釋不但復(fù)雜的光譜解釋不了。了。在鈉原子中在鈉原子中n=4n=3 電子躍遷電子躍遷在氫原子中在氫原子中n=2n=1 電子躍遷電子躍遷也得到兩條靠得很近的譜線也得到兩條靠得很近的譜線實(shí)驗(yàn)事實(shí)實(shí)驗(yàn)事實(shí):每每個(gè)原子軌道可由三個(gè)只能取整數(shù)的量子數(shù)個(gè)原子軌道可由三個(gè)只能取整數(shù)的量子數(shù)n、 l l 、m共同描述共同描述.1987-1961E.Schrodinger , 奧地利物理學(xué)家?jiàn)W地利物理學(xué)家思維歷程思

12、維歷程: 量子力學(xué)的量子力學(xué)的誕誕在奧地利科學(xué)在奧地利科學(xué)家薛定諤所建家薛定諤所建立的波動(dòng)方程立的波動(dòng)方程的基礎(chǔ)上，迅的基礎(chǔ)上，迅速發(fā)展起一門速發(fā)展起一門新的學(xué)科：新的學(xué)科：量量子力學(xué)子力學(xué)。這是。這是現(xiàn)代研究原子，現(xiàn)代研究原子，分子結(jié)構(gòu)的理分子結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)。論依據(jù)。 電子云：描述核外電子運(yùn)動(dòng)特征的圖象。電子云：描述核外電子運(yùn)動(dòng)特征的圖象。 電子云中的小黑點(diǎn)：電子云中的小黑點(diǎn)： 并不是表示原子核外的一個(gè)電子并不是表示原子核外的一個(gè)電子, ,而是而是表示電子在此空間出現(xiàn)的機(jī)率。表示電子在此空間出現(xiàn)的機(jī)率。 電子云密度大的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的機(jī)電子云密度大的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，而電子云密度小

13、的地方說(shuō)明電子出會(huì)多，而電子云密度小的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少?，F(xiàn)的機(jī)會(huì)少。電子云電子云人類認(rèn)識(shí)原子的歷史進(jìn)程【鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)】1 1、道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大的作用。他的學(xué)、道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大的作用。他的學(xué)說(shuō)中包含有下述三個(gè)論點(diǎn)：原子是不能再分的粒說(shuō)中包含有下述三個(gè)論點(diǎn)：原子是不能再分的粒子；同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；子；同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代的觀點(diǎn)來(lái)看，你原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代的觀點(diǎn)來(lái)看，你認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中不確切的是認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中不確切的是 A A只有只有 B B只有只有 C C只有只有 D D2.2.湯姆遜的

14、原子學(xué)說(shuō)中葡萄干指的是什么湯姆遜的原子學(xué)說(shuō)中葡萄干指的是什么? ?電子電子D3 3人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，同其他科學(xué)事實(shí)一樣經(jīng)人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，同其他科學(xué)事實(shí)一樣經(jīng)歷了一個(gè)不斷探索，不斷深化的過(guò)程，下列關(guān)于原子歷了一個(gè)不斷探索，不斷深化的過(guò)程，下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的演變過(guò)程中，正確的結(jié)構(gòu)模型的演變過(guò)程中，正確的是是A A湯姆遜原子模型湯姆遜原子模型道爾頓原子模型道爾頓原子模型盧瑟福原子盧瑟福原子模型模型玻爾原子模型玻爾原子模型量子力學(xué)模型量子力學(xué)模型B B湯姆遜原子模型湯姆遜原子模型盧瑟福原子模型盧瑟福原子模型玻爾原子模玻爾原子模型型量子力學(xué)模型量子力學(xué)模型道爾頓原子模型道爾頓原子模型C C

15、道爾頓原子模型道爾頓原子模型盧瑟福原子模型盧瑟福原子模型湯姆遜原子湯姆遜原子模型模型玻爾原子模型玻爾原子模型量子力學(xué)模型量子力學(xué)模型D D道爾頓原子模型道爾頓原子模型湯姆遜原子模型湯姆遜原子模型盧瑟福原子盧瑟福原子模型模型玻爾原子模型玻爾原子模型量子力學(xué)模型量子力學(xué)模型【鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)】D原子核原子核核外電子核外電子(帶負(fù)電帶負(fù)電)質(zhì)子質(zhì)子(帶正電帶正電)中子中子(不帶電不帶電) 我們所認(rèn)識(shí)的原子結(jié)我們所認(rèn)識(shí)的原子結(jié)構(gòu)構(gòu)相對(duì)質(zhì)量1.007相對(duì)質(zhì)量1.008質(zhì)量為質(zhì)子的1/1836核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)核電荷數(shù)核電荷數(shù)(Z)質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)(A) 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)中子數(shù)(

16、N)電子云電子云能量越高。能量越高。離核越遠(yuǎn)；離核越遠(yuǎn)；分層運(yùn)動(dòng)（排布）；分層運(yùn)動(dòng)（排布）；QPONMLK7654321 電子層：電子層： K L M N O P Q離核遠(yuǎn)近：近離核遠(yuǎn)近：近 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 能量高低：低能量高低：低 高高1234567KLMNOPQ核外電子核外電子排布規(guī)律：排布規(guī)律：（1 1）能量最低原理：）能量最低原理：電子先排布在能量較電子先排布在能量較低的軌道上。低的軌道上。（2）每層每層2n2n2 2個(gè)。個(gè)。最外層最外層 8 8個(gè)（個(gè)（K K層時(shí)層時(shí)2 2個(gè)），如果最個(gè)），如果最外層為外層為8 8個(gè)（個(gè)（K K層為層為2 2個(gè)）就達(dá)到了飽個(gè)）就達(dá)到了飽和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。次

17、外層次外層 1818個(gè)，倒數(shù)第三層個(gè)，倒數(shù)第三層 3232（一低四不超）（一低四不超）原子結(jié)構(gòu)示意圖：原子結(jié)構(gòu)示意圖：鎂原子鎂原子（Mg )原子核原子核質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)電子層電子層該層上的電子數(shù)該層上的電子數(shù)第一層第一層 倒數(shù)第一層倒數(shù)第一層 最外層最外層 次外層次外層電子層數(shù)為電子層數(shù)為_(kāi)層。層。金屬元素金屬元素非金屬元素非金屬元素稀有氣體元素稀有氣體元素最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)一般少于一般少于4 4個(gè)個(gè)最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)一般多于一般多于4 4個(gè)個(gè)最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)已達(dá)到最多（已達(dá)到最多（2 2個(gè)或個(gè)或8 8個(gè)）個(gè)）練習(xí)練習(xí)2 2、下面關(guān)于多電子原子核外電子的、下面關(guān)于多電子原子核外

18、電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的敘述正確的是（運(yùn)動(dòng)規(guī)律的敘述正確的是（ ） A A、核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的、核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的 B B、所有電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng)、所有電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng) C C、能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)、能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng) D D、能量低的電子在離核低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)、能量低的電子在離核低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)ADAD（1）電子分層排布的依據(jù)是什么？）電子分層排布的依據(jù)是什么？（2）在多電子原子中，每一層上的電子）在多電子原子中，每一層上的電子能量一樣嗎？運(yùn)動(dòng)區(qū)域的形狀一樣嗎？能量一樣嗎？運(yùn)動(dòng)區(qū)域的形狀一樣嗎？（3）為什么每個(gè)電子層所能容納的電子）為什么每個(gè)電子層所能容納的電子數(shù)最多為數(shù)最多

19、為2n2（n為電子層數(shù)）？為電子層數(shù)）？ （）四個(gè)量子數(shù)主量子數(shù)主量子數(shù)n: 描述電子離核的遠(yuǎn)近描述電子離核的遠(yuǎn)近 表示表示電子層或能層電子層或能層 n取值為正整數(shù)取值為正整數(shù)， 對(duì)對(duì)應(yīng)符號(hào)為應(yīng)符號(hào)為 ，練練習(xí)習(xí):下列各層電子能量的從高到低的順序是下列各層電子能量的從高到低的順序是 A. M層層 B . K層層 C . N層層 D . L層層 同一電子層內(nèi)，電子能量也并非完全相同。同一電子層內(nèi)，電子能量也并非完全相同。角量子數(shù)角量子數(shù)l l :描描述原述原子軌子軌道道（電子云、（電子云、電子亞層電子亞層 ）的的形狀形狀l= n-1 l l 取取值為值為 0， (n-1)共共n個(gè)數(shù)值個(gè)數(shù)值 符符

20、號(hào)為號(hào)為 s， p， d， f 等等l 值值0123l 值光譜值光譜符號(hào)符號(hào)spdf原子軌道原子軌道的形狀的形狀 每種每種l 值表示一類電子云的形狀，其對(duì)應(yīng)值表示一類電子云的形狀，其對(duì)應(yīng)的光譜符號(hào)和形狀如下：的光譜符號(hào)和形狀如下： 意義意義 角量子數(shù)角量子數(shù) l 決定原子軌道的形狀決定原子軌道的形狀 。例如。例如 n = 4 時(shí)，時(shí)， l 有有 4 種取值，就是說(shuō)核外第四層有種取值，就是說(shuō)核外第四層有 4 種形狀不同的原子軌道：種形狀不同的原子軌道： l = 0 表示表示 s 軌道，形狀為球形，即軌道，形狀為球形，即 4 s 軌道；軌道； l = 1 表示表示 p 軌道，形狀為啞鈴形，軌道，形

21、狀為啞鈴形， 4 p 軌道；軌道； l = 2 表示表示 d 軌道，形狀為花瓣形，軌道，形狀為花瓣形， 4 d 軌道；軌道； l = 3 表示表示 f 軌道，形狀更復(fù)雜，軌道，形狀更復(fù)雜， 4 f 軌道。軌道。 由此可知，在第四層上，共有由此可知，在第四層上，共有 4 種不同形狀的軌道。同層中種不同形狀的軌道。同層中 ( 即即 n 相同相同 ) 不同形狀的軌道稱為亞層，就是說(shuō)核外第四層有不同形狀的軌道稱為亞層，就是說(shuō)核外第四層有 4 個(gè)個(gè)亞層。亞層。 如如 n = 3， 角量子數(shù)角量子數(shù) l 可取可取 0， 1， 2 共三個(gè)值，共三個(gè)值， 依次表示為依次表示為 s， p， d 。 軌道的伸展方

22、向：軌道的伸展方向：p軌道在空間有軌道在空間有x、y、z3個(gè)伸展方向，個(gè)伸展方向，所以所以p軌道含軌道含3個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納6個(gè)電子個(gè)電子分別記作：分別記作：px、py、pz。s軌道是球形對(duì)稱的，只有軌道是球形對(duì)稱的，只有1個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納2個(gè)電子。個(gè)電子。d軌道有軌道有5個(gè)伸展方向，有個(gè)伸展方向，有5個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納10個(gè)電子；個(gè)電子；f軌道有軌道有7個(gè)伸展方向，有個(gè)伸展方向，有7個(gè)軌道，可容納個(gè)軌道，可容納14個(gè)電子。個(gè)電子。形狀相同的原子軌道在原子核形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向。外空間還有不同的伸展方向。s s軌道：軌道：球球形形p

23、 p原子軌道是紡錘形（啞鈴形）的原子軌道是紡錘形（啞鈴形）的p p原子軌道原子軌道（3）磁量子數(shù)）磁量子數(shù)m: 每一電子亞層的原子軌道數(shù)每一電子亞層的原子軌道數(shù) 描述磁場(chǎng)中原子軌道的能量狀態(tài)描述磁場(chǎng)中原子軌道的能量狀態(tài)m可以取可以取(2l l +1)個(gè)數(shù)值個(gè)數(shù)值. 如如l l =0, m只可以取只可以取0，對(duì)應(yīng)的譜線只有一條，對(duì)應(yīng)的譜線只有一條. 如如l l =1, m可以取可以取0，1,對(duì)應(yīng)的譜線有三條對(duì)應(yīng)的譜線有三條. n、 l l 、m確定，原子軌道就確定了確定，原子軌道就確定了.（1）決定原子軌道的空間取向。）決定原子軌道的空間取向。（2）與原子軌道的能量無(wú)關(guān)。）與原子軌道的能量無(wú)關(guān)。

24、 每一種每一種 m 的取值，對(duì)應(yīng)一種空間取向。的取值，對(duì)應(yīng)一種空間取向。zyx m 的不同取值，或者說(shuō)原子軌道的不同空間取向，一般不影的不同取值，或者說(shuō)原子軌道的不同空間取向，一般不影響能量。響能量。3 種不同取向的種不同取向的 2 p 軌道能量相同。我們說(shuō)這軌道能量相同。我們說(shuō)這 3 個(gè)原子軌個(gè)原子軌道是能量簡(jiǎn)并軌道，或者說(shuō)道是能量簡(jiǎn)并軌道，或者說(shuō) 2 p 軌道是軌道是 3 重簡(jiǎn)并的。重簡(jiǎn)并的。 而而 3 d 則有則有 5 種不同的空間取向，種不同的空間取向， 3 d 軌道是軌道是 5 重簡(jiǎn)并的。重簡(jiǎn)并的。電子云：電子云：描述電子在空間出現(xiàn)的概率大小的圖形描述電子在空間出現(xiàn)的概率大小的圖形.

25、 三個(gè)量子數(shù)描述原子軌道三個(gè)量子數(shù)描述原子軌道 例：例： n = 1 1s n = 2 l = 0， m = 0 2s l = 1， m = 0 , 1 2p n = 3 l = 0， m = 0 3s l = 1 m = 0 , 1 3p l = 2 m = 0 , 1， 2 3d n = 4 ? n, l, m 一定一定,軌道也確定軌道也確定例如例如: n =2, l =0, m =0, 2s n =3, l =1, m =0, 3pz n =3, l =1, m =+1, 3px n =3, l =2, m =0, 3dz2練習(xí)練習(xí):找出下列條件下原子軌道的數(shù)目找出下列條件下原子軌道的數(shù)

26、目A.n=1 B. n=2C. n=31 1s4 2s：1 2p ： 39 3s ： 1 3p ： 3： 5原原子軌子軌道的道的表示方法：表示方法：第四電子層：有四種形狀，決定有四種類型軌道。第四電子層：有四種形狀，決定有四種類型軌道。記作記作4s，4p，4d，4f第五電子層：有五種形狀，決定有五種類型軌道。第五電子層：有五種形狀，決定有五種類型軌道。表示為表示為ns，np，nd，nf等。等。第一電子層：只一種形狀第一電子層：只一種形狀球形對(duì)稱，只一種類型軌道，球形對(duì)稱，只一種類型軌道，用用s表示，叫表示，叫s軌道，記作軌道，記作1s。第二電子層：有二種形狀，所以有二種類型軌道。分別是：第二電

27、子層：有二種形狀，所以有二種類型軌道。分別是：球形，記作球形，記作2s；紡錘形，用；紡錘形，用p表示，叫表示，叫p軌道，記作軌道，記作2p。第三電子層：有三種形狀，決定有三種類型軌道。第三電子層：有三種形狀，決定有三種類型軌道。 記作記作3s，3p，3d。原子軌道種類數(shù)與電子層序數(shù)相等，原子軌道種類數(shù)與電子層序數(shù)相等，即第即第n n層有層有n n種軌道。種軌道。若電子若電子n、 l l 相同，則電子的能量相同即能級(jí)相同相同，則電子的能量相同即能級(jí)相同在一個(gè)電子層中，在一個(gè)電子層中，l l 的取值有多少個(gè)，表示電子層有的取值有多少個(gè)，表示電子層有多少個(gè)不同的能級(jí)多少個(gè)不同的能級(jí)練習(xí)練習(xí):找出下列

28、條件下能級(jí)的數(shù)目找出下列條件下能級(jí)的數(shù)目,并寫出其能級(jí)的符號(hào)并寫出其能級(jí)的符號(hào)A. n=1 B. n=2C. n=3 D. n=41 1s2 2s 2p3 3s 3p 3d4 4s 4p 4d 4f規(guī)律規(guī)律: 每層的能級(jí)數(shù)值每層的能級(jí)數(shù)值=電子層數(shù)電子層數(shù)各原子軌道的能量高低：各原子軌道的能量高低：電子層和形狀相同的原子軌道的能量相電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如等，如2p2px x、2p2py y、2p2pz z軌道的能量相等。軌道的能量相等。相同電子層上原子軌道能量的高低：相同電子層上原子軌道能量的高低：ns ns np np nd nd nf nf形狀相同的原子軌道能量的高低：形

29、狀相同的原子軌道能量的高低：1s 1s 2s 2s 3s 3s 4s 4s多電子原子中，電子填充原子軌道時(shí)，原子多電子原子中，電子填充原子軌道時(shí)，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：軌道能量的高低存在如下規(guī)律：2p2px x2p2py y2p2pz z練習(xí)練習(xí)3 3、有下列四種軌道：、有下列四種軌道：2s2s、2p2p、3p3p、4d4d，其中能量最高的是（，其中能量最高的是（ ）A. 2s B.2p C.3p D.4dA. 2s B.2p C.3p D.4dD D練習(xí)練習(xí)4 4、用、用“”“”“”或或“”表示下列表示下列各組多電子原子的原子軌道能量的高低各組多電子原子的原子軌道能量的高低 3s

30、3s 3p 3p 2p2px x 2p 2py y 3s 3s 3d 3d 4s 4s 3p 3p 有有6組量子數(shù)組量子數(shù)n=3, l=1, m=-1; n=3, l=0, m=0; n=2, l=2, m=-1; n=2, l=1, m=0; n=2, l=0, m=-1; n=2, l=3, m=2;其中正確的是其中正確的是A. B. C. D. 練習(xí)練習(xí)B（4）自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)ms: 原子核外電子還有一種稱為原子核外電子還有一種稱為“自旋自旋”的運(yùn)動(dòng)。原子核外電子的自旋可以有兩的運(yùn)動(dòng)。原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭種不同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭“”和向下

31、箭頭和向下箭頭“”來(lái)表示這兩種來(lái)表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。當(dāng)然，不同的自旋狀態(tài)。當(dāng)然，“電子自旋電子自旋”并非真像地球繞軸自旋一樣，它只是代并非真像地球繞軸自旋一樣，它只是代表電子的兩種不同狀態(tài)。表電子的兩種不同狀態(tài)。自旋量子數(shù)自旋量子數(shù) msa. 取值：取值：b. 自旋方向：自旋方向：+1/2 和和 -1/2用用“ ”或或“ ”來(lái)表示來(lái)表示要用要用4個(gè)量子數(shù)個(gè)量子數(shù)n，l，m 和和ms 描述一個(gè)電子的描述一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 同同一原子中，沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子存在。一原子中，沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子存在。2、量子數(shù)和原子軌道的關(guān)系、量子數(shù)和原子軌道的關(guān)系nlm原

32、子軌道原子軌道m(xù)s取值取值符號(hào)符號(hào)取值取值符號(hào)符號(hào)取值取值符號(hào)符號(hào)取值取值1K0s01/22L0s01/21p0, 11/23M0s01/21p0, 11/22d0, 1 21/21s2s2px 2py 2pz3s3px 3py 3pz3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz21、下列軌道含有軌道數(shù)目為、下列軌道含有軌道數(shù)目為3的是的是A、1s B、2p C、3p D、4d 3、第三電子層含有的軌道數(shù)為、第三電子層含有的軌道數(shù)為 A、3 B、 5 C、 7 D、 9 動(dòng)動(dòng)腦動(dòng)動(dòng)腦2、3d軌道中最多容納電子數(shù)為軌道中最多容納電子數(shù)為A、2 B、 10 C、 14 D、 184.第二電

33、子層最多含有的電子數(shù)是第二電子層最多含有的電子數(shù)是A、2 B、4 C、 8 D、10 描述原子核外電子的運(yùn)動(dòng)描述原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)涉及狀態(tài)涉及電子層電子層、原子軌道原子軌道和和電電子自旋子自旋?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，。科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，原子核外電子的排布遵循能量最原子核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。規(guī)則。 （1） 原子軌道近似能級(jí)圖原子軌道近似能級(jí)圖 Pauling ，美國(guó)著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和美國(guó)著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖。理論計(jì)算，提出了多電子原子的原子軌道近

34、似能級(jí)圖。 第一組第一組 1s 第二組第二組 2s 2p 第三組第三組 3s 3p 第四組第四組 4s 3d 4p 第五組第五組 5s 4d 5p 第六組第六組 6s 4f 5d 6p 第七組第七組 7s 5f 6d 7p 其中除第一能級(jí)組只有其中除第一能級(jí)組只有一個(gè)能級(jí)外，其余各能級(jí)組一個(gè)能級(jí)外，其余各能級(jí)組均以均以 ns 開(kāi)始，以開(kāi)始，以 np 結(jié)束。結(jié)束。 所有的原子軌道，共分成七個(gè)能級(jí)組所有的原子軌道，共分成七個(gè)能級(jí)組 各能級(jí)組之間的能量高各能級(jí)組之間的能量高低次序，以及能級(jí)組中各能低次序，以及能級(jí)組中各能級(jí)之間的能量高低次序，在級(jí)之間的能量高低次序，在下頁(yè)的圖示中說(shuō)明。下頁(yè)的圖示中說(shuō)

35、明。能量能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f每個(gè)每個(gè) 代表一個(gè)原子軌道代表一個(gè)原子軌道 p 三重簡(jiǎn)并三重簡(jiǎn)并 d 五五重簡(jiǎn)并重簡(jiǎn)并 f 七重簡(jiǎn)并七重簡(jiǎn)并 （1）能量最低原理）能量最低原理 電子先填充能量低的軌道，后填充能電子先填充能量低的軌道，后填充能量高的軌道。盡可能保持體系的能量最低。量高的軌道。盡可能保持體系的能量最低。 （2）Pauli ( 保利保利 ) 不相容原理不相容原理 即同一原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)即同一原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子，即同一原子中沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的狀態(tài)完全相同的電子，即同一原子中沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。于是每個(gè)原子軌道中只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電兩個(gè)電子。于是每個(gè)原子軌道中只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。子。 （3） Hunt ( 洪特洪特 ) 規(guī)則規(guī)則 電子在能量簡(jiǎn)并的軌道中，盡