核外電子運動狀態(tài)

核外電子運動狀態(tài)ZK高一化學(xué)K1第四講一、【知識梳理】核外電子的運動狀態(tài)(拓展)核外電子運動特點：小，電子在小，9.1095×10-319.1095×10-31kg因此，我們不能同時準確地測定電子在某一時刻所處的位置和運動的速度，也不能描畫出它的運動軌，如何描述原子核外電子的運動狀態(tài)呢？一、電子云科學(xué)上應(yīng)用統(tǒng)計的原理，以每一個電子在原子核外空間某處出現(xiàn)機會的多少，來描述原子核外電子運動狀態(tài)。電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，好象帶負電荷的云霧籠罩在原子核的周圍，所以我們形象地稱它為“電子云”。見下圖。出現(xiàn)的次數(shù)，小黑點的氫原子電子云示意圖在電子云示意圖中，小黑點表示電子疏密(電子云密度)表示電子出現(xiàn)的①球形；②離核近，電子云密度大，表示電子出③離核遠，電子云密度小，表示電子為了便于理解，我們假想有一架特殊的照相機給氫原子照相。先給某個氫原子拍五張照片，得到下圖所示的不同的圖象。圖中⊕表示原子核，一個小黑點表示電子在這里出現(xiàn)一次。氫氫原子的五次瞬間照相給氫原子拍上成千上萬張照片，研究每一張照片會使我們獲得這樣一個印象：電子運動毫無規(guī)律，一會兒在這里出現(xiàn)，一會兒在那里出如果我們將這些照片疊印，就會看到如圖所示的圖象。圖象說明，對氫原子的照片疊印張數(shù)越多，就越能使人形成一團電子云霧籠罩原離核越遠處密度越小。原子核外電子的運動狀態(tài)可以從四個方面進行描述：在含有多個電子的原子里，電子的能量并不相同，電子運動的區(qū)域也不相同，能量低的電子通常在離核近的區(qū)域運動，能量高的電子通常在離核遠的區(qū)域運動。根據(jù)電子的能量差異和通常運動區(qū)域離核的遠近不同，可以將核外電子分成不同電子層。離核最近的為第一層，離核稍2．電子亞層和電子云的形狀科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在同一電子層中，電子的能量還稍有差別，電子云的形狀也不相同。根據(jù)這個差別，又可以把一個電子層分成一個或幾個為對稱中心。形狀越復(fù)雜，電子的能量越高。每個電子層所轄亞層數(shù)不f3．電子云的伸展方向(軌道)電子云不僅有確定的形狀，而且有一定f電子云有七種伸展方向。如右圖。在一定的電子層上，具有一定形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個軌道。4．電子的自旋電子不僅在核外空間不停地運動，而且還作自旋運動。電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時針和逆時針兩種方向。每個軌道最多容納2個自旋方向相反的電子。同一軌道中的2個電子稱成對電子，若一個軌道中只層數(shù)、軌道數(shù)和最多容納電子數(shù)。軌道數(shù)最多容納電子數(shù)(2n2)K12L2s、2p8M3s、3p、3d18(不可能出現(xiàn)在最外層)N4s、4p、4d、32(不可能出現(xiàn)在最外層和O5s、5p、5d、1+3+5+7……P6s、6p、6d、1+3+5+7……Q7s、7p、7d、1+3+5+7……核核外電子的運動核外電子的電子云的伸展方向核外電子的運動原子核外電子排布規(guī)律核外電子排布必須遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特規(guī)泡利不相容原理：在同一個原子中，不可能有運動狀態(tài)完全相同的兩個電子存在(即運動狀態(tài)完全相同的電子在同一原子里是不能并存的、是互不相容的)。由此推論：同一原子中每一個軌道上只能容納兩個自旋方向相反的兩個電子。能量最低原理：在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子總是盡先占有能量最低的軌道，只有當(dāng)能量較低的軌道占滿后，電子才依次進入C：1s22s22p2在同一電子層上，各亞層的能量順序為ns＜np＜nd＜nf；當(dāng)電子層不同，電子亞層相同時，其能量順序為1s＜2s＜3s＜4s，2p＜3p＜4p，3d＜4d＜5d，4f＜5f＜6f。對于不同電子層的不同電子亞層，其能量高低較為復(fù)雜。見下圖多電子原子電子所處的能級示意圖。從圖中可以看出，從第三電子層起就出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象。如，3d的能量似乎應(yīng)該低于4s，而實際上E＞E。因此，按能量最低原理，電子3d4s是先排4s，再排3d。……由于能級交錯，在次外層未達最大容量之前，已出現(xiàn)了最外層，而且最外層未達最大容量時，又進行次外層電子的填充，所以原子最外層和次外層電子數(shù)一般達不到最大容量。能級交錯：電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。洪特規(guī)則：電子在進入同一亞層時，將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。量子力學(xué)證明，電子這樣排布可使能量最低。同時洪特為此又歸納出一種特例：對于同一電子亞層，當(dāng)電子的排布為全充滿、半充例如：鉻(Cr)1s22s22p63s23p63d54s1；銅(Cu)1s22s22p63s23p63d104s1，2429這種表示原子核外電子排布的式子稱之為電子排布式。Na：1s22s22p63s1Cl：1s22s22p63s23p5Cl-：1s22s22p63s23p6原子軌道的能量①相同電子層上原子軌道能量的高低：Ens＜Enp＜End＜Enf。量的高低：E1s＜E2s＜E3s＜E4s……；E2p＜E3p＜E4p＜E5p……③電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如E2px=E2py=E2pz二、【例題解析】例1關(guān)于1s、2s、3s、4s原子軌道的說法正確的是()A．電子只能在電子云輪廓圖中運動B．能級不同，電子云輪廓圖形狀相同C．軌道數(shù)目相同，電子云輪廓圖形狀、大小完全相同D．能層不同，電子云輪廓圖形狀也不相同三、【隨堂練習(xí)】1．具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的是()A．ls22s22p63s23p3B．1s22s22p3C．1s22s2sp2D．1s22s22p63s23p42．下列說法中錯誤的是()A．在同一個原子里找能到兩個運動狀態(tài)完全相同的電子B．在同一個原子里找能到兩個或多個能量相同的電子D．處在2p亞層上僅有的兩個電子自旋方向相同3．原子中的某一電子層(以n表示)，當(dāng)n作為該原子的最外層時，最多容納的電子數(shù)與(n-1)層相同；當(dāng)n作該原子的為次外層時，最多容納的電子數(shù)比(n+1)層還多10個，則n層是()A．N層B．M層C．L層D．K層的電子數(shù)為()A．18個B．8個C．2個D．10個5．某元素的原子核外電子排布是1s22s22p63s23p63d104s24p5，說明該原子核外共有多少電子層，各電子層上有幾個亞層和多少個電子，該元素的7．以下原子軌道的表示方法不正確的是()A、3sB、3pC、3dD、3f9．關(guān)于1s、2s、3s、4s原子軌道的說法正確的是()A、電子只能在電子云輪廓圖中運動B、能級不同，電子云輪廓圖形狀相同C、軌道數(shù)目相同，電子云輪廓圖形狀、大小完全相同D、能層不同，電子云輪廓圖形狀也不相同A、1sB、2pC、3pD、4d．3d軌道中最多容納電子數(shù)為12．第三電子層含有的軌道數(shù)為14、下列關(guān)于電子層與原子軌道類型的說法中不正確的是()A、原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2B、任一電子層的原子軌