物质结构专题（原子结构和元素周期律）-三水中学.PPT

物质结构专题 （原子结构和元素周期律） 北京教育学院 贾晓春 教学重点 教学难点 重点：核外电子的排布规律，元素周期律的实质、周期表的结构，元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系、离子键和共价键。 难点：核外电子的运动状态和排布规律，非极性分子和极性分子。 第一节 原子结构 一 原子核 二 原子核外电子运动的特征 三 原子核外电子的排布 教学重点：原子核外电子的排布规律 教学难点：原子核外电子运动的特征，原 子核外电子的排布规律。 问 题 （1）??? 核外电子的运动问题 （2）??? 电子云问题 （3）??? 电子的排布问题 ? 一．微观粒子的运动特征 微观粒子有波动性（波性）和微粒性（粒性）两重性质，称为波粒二象性。 物质的波粒二象性也体现在微观体系的能量和角动量等物理量的量子化，以及由测不准原理所反映的一些物理量之间的相互关系上。 Δx·Δpx≥h ? 二．电子云的概念  对于一个微观体系，它的状态和有关情况可用波函数Ψ表示，在原子和分子体系中单电子波函数Ψ又称为原子轨道和分子轨道；Ψ*Ψ或Ψ2称为几率密度或电子云； 在量子力学中采用统计的方法，可以统计出电子在核外空间某单位体积中出现机会的多少——几率密度，电子云是电子在核外空间出现几率密度分布的一种形象描述。 三．四个量子数 量子力学对核外电子运动状态的描述引出四个量子数，即电子的运动状态可以用四个量子数来规定。主量子数n，角量子数l，磁量子数m和自旋磁量子数ms。 1.主量子数n 它规定了核外电子离核的远近和电子能量的高低。n可取正整数1，2，3，4 n值越大，表示电子离原子核越远，能量越高。反之n越小，则电子离核越近，能量越低。这也相当于把核外电子分为不同的电子层，凡n相同的电子属于同一层。习惯用K,L,M,N,O,P来代表n=1，2，3，4，5，6的电子层。 2．角量子数l  它描述的是电子在原子核外出现的几率密度随空间角度的变化，即决定原子轨道或电子云的形状。l可取小于n的正整数，即0，1，2， ，n-1，如n=4，l可以是0，1，2，3，相应的符号是s,p,d,f 当n相同时，l越大，电子的能量越高。因此，常把n相同，l不同的状态称为电子亚层，一个电子层可以分为几个亚层。 3.磁量子数 m 它规定电子运动状态在空间伸展的取向。m的数值可取0，± 1 ，±2，……±l。对某个运动状态可有2l+1个伸展方向。s轨道的l=0,所以只有一种取向，它是球对称的。P轨道l=1,m=-1,0,+1,所以有三种取向，用px,py,和pz表示。 ? 4.自旋磁量子数ms 电子除绕原子核运动外，它本身还做自旋运动。电子自旋运动有顺时针和逆时针两个方向，分别用ms = +1/2和ms =-1/2表示，也常用↑和↓符号表示自旋方向相反的电子。 四．核外电子排布 多电子原子的核外电子排布可用四个量子数描述，他们遵循以下三条原理：保里不相容原理、能量最低原理及洪特规则。 与教学结合 1.电子在原子中的运动 电子在原子中的运动是遵循微观世界的运动规律的。因此，象原子这样微观体系的性质不能仅从描述宏观物体运动的规律来导出。由于电子既具有微粒性又具有波动性，所以电子的状态不能仅看作是质点沿着固定的轨道运动。 2 几率密度 每一瞬间电子在空间都有确定的点，如果把电子的位置用点来标志，就变成它相对于原子核的位置的几率分布图。电子出现的几率密度的这种分布形象称为轨道。几率密度这个术语很重要，因为它能正确地描述所研究问题的实质。同时它建立在原子和分子的量子力学的解释和实验数据的基础上。 3 电子云 电子的轨道是绝对不能测定的，而电子的位置只能从几率图象中得知；尽管电子的任何瞬间的位置是不知道的，但必竟它是处在空间某一具体的点上。因此不能把电子看成是，电荷分布相当于几率分布的一种雾状电子云。电子云模型在化学教学中常常提起，应该使学生明白电子云这个术语应理解为对电子出现几率 密度的直观描述。 小 结