第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述
[学习目标定位] 1.知道描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。2.理解用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。
一、原子轨道 1．电子层
通常，我们用量子数n来描述电子离核的远近，习惯上称为______。n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。n越____，电子离核的平均距离越远、能量越____。 2．能级
当量子数n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。例如，n＝1时，有1个____能级；n＝2时，有1个____能级和1个____能级；n＝3 时，有1个____能级，1个____能级和1个____能级；等等。 3．原子轨道
原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。当n＝1时，有1个原子轨道，记作1s；当n＝2时，有4个原子轨道，记作2s、______、______、______；当n＝3时，有9个原子轨道，记作______、______、________、______，此外还有5个d轨道；等等。具体情况见下表。
量子数n n＝1 n＝2 符号 K L 能级符号 s s p s n＝3 M p d … 4.电子的“自旋” 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“____”和“____”表示。
1.原子核外电子运动状态的描述
(1)在多电子原子中，核外电子处于不同的________，电子层序数(主量子数)n越大，电子离核______，能量______。
(2)处于同一电子层的电子，______可能不同，可以把它们分成若干个不同的能级，用________等符号表示，其能量为______________________________，能级数等于电子层数。
(3)同一能级中，根据电子__________的不同，可分为若干个不同的原子轨道，同一能级上的原子轨道的能量______，每个电子层中原子轨道总数为n2个。
(4)处于同一个原子轨道上的电子有____种不同的自旋状态。在同一个原子中________两个运动状态完全相同的电子。 2．不同原子轨道的能量大小关系
… … 原子轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d … 原子轨道数 …
1．下列叙述正确的是( )
A．各电子层的原子轨道数按s、p、d的顺序分别为1、3、5 B．各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束 C．各电子层含有的能级数为n－1 D．各电子层含有的原子轨道数为2n2
2．下列关于电子层与能级的说法中正确的是( ) A．原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2 B．电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数 C．同是s能级，在不同的电子层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D．1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，但自旋方向相同 二、电子云与原子轨道的图形描述 1．原子核外电子的运动特点 (1)电子的质量很小(9.1×10
－31
kg)，带______电荷；
(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间______。
2．电子在核外空间做高速运动，______确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的______。
(1)通常用单位体积内小点的______表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。这种形象地描述电子在__________________的图形称为电子云图。 (2)电子在1s轨道的电子云图如图所示。
1s轨道上的电子云图呈________，离核越近，单位体积内电子出现的概率越____。 3．几种原子轨道的图形描述
图1给出的是1s原子轨道、2s原子轨道和3s原子轨道的示意图，图2给出的是同能级中三个p原子轨道的示意图。
原子轨道示意图可归纳如下：
(1)s原子轨道在三维空间分布的图形是____形。即s原子轨道具有__________。量子数n不同时，s原子轨道的形状______、大小______，1s<2s<3s<…
(2)p原子轨道在三维空间分布的特征是三个p原子轨道分别相对于____________对称，轨道的形状为相同大小的______形。即三个p原子轨道都是相同大小的、具有轴对称性的______形，
它们分别沿____________三个相互垂直的方向伸展。量子数n不同时，p原子轨道的形状______、大小______，2p<3p<4p<…
(3)同理，d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。
1.电子云图
(1)电子云图中的小点不代表电子。小点疏密程度表示电子在原子核外出现________的大小。 (2)离核越近，电子出现的__________，电子云越密集。如1s电子云比2s电子云更密集，2s电子云比1s电子云疏散。
(3)s能级的电子云为球形，只有一种空间伸展方向。p能级的电子云为哑铃形，有三种空间伸展方向。 2．原子轨道
(1)同一电子层，不同能级其原子轨道形状不同，数目不同，能量不同。 (2)不同电子层，同种能级其原子轨道形状相似，半径不同，能量不同。
(3)s能级只有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。
3．观察1s轨道上电子云示意图，判断下列说法正确的是( ) A．一个小黑点表示1个自由运动的电子 B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现概率的大小 4．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B．s轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．p轨道呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子层的增大而增大
原子核外电子可看作是在某一电子层的某一能级中的某一轨道上运动的，并有一定的自旋状态。这也就决定了每一个电子层、能级中的原子轨道数，以及所容纳的电子总数。
量子数 (n) 电子层 符号 能级 1 2 3 4 … n K 1s 2s L 2p 3s M 3p 3d 4s N 4p 4d 4f … …
符号 能级中 轨道数 电子层中 轨道数 电子运动 状态种数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 … 1 4 9 16 … n2 2 8 18 32 … 2n2
1．下列各电子层中不包含p能级的是( ) A．M电子层 C．L电子层
B．N电子层 D．K电子层
2．下列原子轨道中，可容纳电子数最多的是( ) A．5d B．6p C．4f D．7s 3．下列有关说法中正确的是( )
A．一般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低 B．第n电子层中含有n个能级
C．同一能级的不同原子轨道的能量是不同的
D．处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态可能相同，也可能不同
4．对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法中正确的是( ) A．电子云形状不同 B．原子轨道的对称类型不同 C．电子的能量不同
D．电子云空间伸展方向不同
5．观察2pz轨道电子云示意图(如图所示)，下列说法中错误的是( )
A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称 B．点密集的地方表明电子出现的概率大 C．电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动 D．2pz轨道的形状为两个椭圆球 6．回答下列问题：
2018版高中化学必修2学案：第1章 原子结构1-1-2 量子
