第四章原子结构和元素周期律（课件）-《无机化学（王宝仁）》第二节原子核外电子的分布同步教学（化学工业出版社）

核外电子的运动状态 1.核外电子的运动特征 化学变化的特点是原子核组成不变，只是核外电子运动状态发生变化。为深入理解化学变化的本质，需了解原子核外电子运动的特征、规律。 【实例分析】1927年戴维逊和革末将一束高速电子流通过镍晶体(作为光栅)投射到荧光屏上，得到了与光衍射现象相似的一系列明暗交替的衍射环纹（图2-1），这种现象称为电子衍射。 元素性质的周期性变化 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 实验表明：电子束运动（相当于一个电子的多次行为）像光（如X射线）一样，也能发生衍射，从而证实了具有粒子性特征（有质量、动量）的电子也具有波的性质，即有波动性。因此电子运动具有波粒二象性特征。 衍射强度的大小反映电子出现概率的大小，高亮环处衍射强度大，电子出现概率大；暗纹处衍射强度小，电子出现概率小，因此电子运动具有统计学规律。 【实例分析】在三棱镜色散作用下，氢原子受激发而产生的发射光谱在可见光区（波长为400～750 nm）出现红（Hα）、青（Hβ）、蓝（Hγ）、紫（Hδ）四条线状光谱，见图2-2。 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 二、四个量子数 1．主量子数（n） 主量子数（又称为电子层）是表示电子离核平均距离远近，及电子能量高低的量子数。 n=1、2、3、4、5、6、7等正整数，用K、L、M、N、O、P、Q等光谱符号表示。 n越大，电子离核平均距离越远，电子的能量越高。 2．角量子数（l） 角量子数（又电子亚层）是描述核外电子运动所处原子轨道（或电子云）形状的，也是决定电子能量的次要因素。 l≤n－1，常用 s、p、d、f 等光谱符号表示。 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 当n＝2时，l可以取0，1，表明第二电子层包含2个亚层，即s亚层、p亚层，分别表示为2s、2p，依此类推。 相同电子层，l值越大，电子能量越高。 不同亚层，其原子轨道（或电子云）的形状不同，如图2-3、2-4所示，s亚层为球形；p亚层为无柄哑铃形；d亚层为四瓣花形 。 3．磁量子数（m） 磁量子数就是描述原子轨道（或电子云）在空间伸展方向的量子数。 m取值是从＋l到－l包括0在内的任何整数值。即 │m│≤l 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 当l＝0时，m＝0，即s亚层只有1个伸展方向（见图2-3）； 当l＝1时，m＝＋1，0，－1，即p亚层有3个伸展方向，分别沿直角坐标系的x、y、z轴方向伸展，依次称为px、py、pz轨道。依此类推，d亚层有5个伸展方向 ，f亚层有7个伸展方向。 当n、l、m有确定值时，电子在核外运动的空间区域就已确定，因此将n、l、m有确定值的核外电子运动状态称为一个原子轨道。 即s、p、d、f亚层分别有1、3、5、7个原子轨道； 而当n、l都相同时，原子轨道的能量也相同，故称其为等价轨道。 想一想 p、d、f亚层分别有 、 、 个等价轨道？ 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 4．自旋量子数（ms） 自旋量子数是描述电子自旋方式的量子数。 电子自旋有两种方式，即ms取值仅有两个。即 ＋1/2或－1/2，用“↑”或“↓”表示。 综上，在量子力学中，只有同时用主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数四个量子数，才能准确描述核外电子的运动状态。 想一想 某原子核外电子的运动状态，用下列一套量子数表示，是否正确，为什么？ n＝3，l＝3，m＝－1， ms＝＋1/2 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 二、原子核外电子分布 1.基态原子电子分布规律 （1）泡利不相容原理 一个原子轨道中，最多只能容纳两个自旋相反的电子。 若用小“○”或“□”表示一个原子轨道，则 或 练一练： 填写下表 电子层 （n） n ＝1 n ＝2 n ＝3 n ＝4 K L M N 电子亚层 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 亚层轨道数 亚层电子最大容量 电子层轨道数 电子层最大容量 第二章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 （2）能量最低原理