第1章 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（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2课时　量子力学对原子核外电子运动状态的描述 课程内容标准 知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。 1．原子轨道 (1)电子层：量子力学理论将n所描述的电子运动状态称为电子层。n 的取值为正整数1、2、3、4、5、6等，对应的符号分别为K、L、M、N、O、P等。一般而言，n值越大，电子离核的平均距离越远，电子具有的能量越高。 (2)能级：当n相同时，电子具有的能量也可能不同，即同一个电子层内的电子可处于不同能级。当n＝x时，有x个能级，分别用符号s、p、d、f等表示。例如，n＝2时，有2个能级，符号分别为s、p。 [提醒]　存在外磁场时，处于同一能级的电子的空间运动状态的能量不同，所以当有外磁场时，氢原子或多原子光谱中的一条谱线就可能分裂为多条 (3)原子轨道： ①概念：原子中的单个电子的空间运动状态。 ②n值所对应的能级和原子轨道的情况： 电子层或量子数n 能级种类 原子轨道 取值 符号 符号 符号 数目 1 K s 1s 1 2 L s 2s 1 p 2px、2py、2pz 3 3 M s 3s 1 p 3px、3py、3pz 3 d 5 4 N s 4s 1 p 4px、4py、4pz 3 d 5 f 7 (4)自旋运动状态 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有2种，分别用符号“↑”和“↓”表示。 [提醒]　“自旋”并不意味着电子像地球那样绕轴“自转”，它的实质仍在探索之中 2．原子轨道的图形描述 (1)描述对象：原子中单个电子的空间运动状态。 (2)表示方法：将原子轨道的空间分布在直角坐标系中表示出来。 (3)图形形状 s轨道为球形，具有球对称性；p轨道为哑铃形，并分别相对于x、y、z轴对称，可表示为px、py、pz。 3．电子在核外的空间分布 (1)概念：描述电子在空间单位体积内出现的概率大小的图形称为电子云图。 (2)方法：用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)不同电子层，s能级能量相同。(×) (2)s轨道在三维空间的图形为球形。(√) (3)电子云中的小黑点代表一个电子。(×) (4)s电子云的形状为圆形。(×) 2．下列关于电子云的说法中，正确的是(　　) A．电子云表示电子在原子核外运动的轨迹 B．电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小 C．电子云界面图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多 D．钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同 B　[电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A错误，B正确；电子云界面图中的小黑点越密表示电子在该区域出现的机会越大，C错误；钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。] 3．(1)用符号填写电子层所含能级种类： K层：________；L层：________；M层：________；N层：________。 (2)用数字填写能级所含原子轨道数目： s：__________；p：________；d：__________；f：________。 答案　 (1)1s　2s、2p　3s、3p、3d　4s、4p、4d、4f　　 (2)1　3　5　7 学习任务一　认识理解电子层、能级、原子轨道 1．每个电子层上的能级数目与电子层序数n有什么关系？是不是每个电子层上都有s、p、d、f能级？ 提示　电子层上的能级数目＝电子层序数n，因此并不是所有的电子层都有s、p、d、f能级。 2．总结每个电子层(n表示)最多容纳的电子数是多少？ 提示　K层有1个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以K层最多容纳2个电子；L层有4个轨道，最多容纳8个电子；同理，M层最多容纳18个电子；N层最多容纳32个电子，以此类推，每层最多容纳的电子数为2n2个。 3．在同一电子层的同一能级上运动的电子，其运动状态相同吗？ 提示　不相同，同一能级上运动的电子所处的轨道不一定相同，即使是同一原子轨道，电子的自旋运动状态有2种，运动状态也不同，故同一原子的各电子的运动状态都不同。 1．电子层、能级、原子轨道之间的关系 (1)一个原子轨道上最多容纳2个电子，且运动状态不同。 (2)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数＝电子层数。 (3)每个电子层(n)中，原子轨道总数为n2个，核外电子的运动状态共有2n2种。 2．不同原子轨道能量大小关系 (1)相同电子层不同能级的原子轨道能量：ns<np<nd<nf。 (2)不同电子层中同一能级的原子轨道能量：1s<2s<3s<4s,2p<3p<4