高二化学物质结构与性质优质学案4：1.1.2量子力学对原子核外电子运动状态的描述.pdfVIP

高中化学《物质结构与性质》

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】

1.初步认识原子结构的量子力学模型,能用n、l、m、m这四个量子数描述核外电子的运动状

s

态。

2.了解原子轨道的表示方法及意义。

【自主学习】

1.原子轨道与四个量子数

根据量子力学理论,原子中的单个电子的空间运动状态可以用来描述,而每个原子轨

道由三个只能取整数的量子数共同描述。

(1)主量子数n:n的取值为正整数1,2,3,4,5,6…对应的符号为等。一般而言,n越大,电

子离核的平均距离越,能量越,因此,将n值所表示的电子运动状态称为。

自主思考1.引入主量子数n解决了什么问题?

(2)角量子数l:对于确定的n值,l共有个值:0,1,2,3,…,(n-1),对应的符号分别为等。若

两个电子所占据的原子轨道的n、l均相同,就表明这两个电子具有相同的。我们用来

表示具有相同n、l的电子运动状态,在一个电子层中,l有多少个取值,就表示该电子层有多少

个不同的能级。可见,同一电子层内的电子根据能量的不同,可以分成不同的能级,第n电子层

内有能级,如在K层中只有能级;在L层中有能级和能级;在M层中有

能级、能级和能级;等等。

自主思考2.引入角量子数l解决了什么问题?

(3)磁量子数m:在没有时,量子数n、l相同的状态的能量是相同的;有外磁场时,这些状态

的能量就不同,我们用磁量子数m来标记这些状态,对于确定的l,m值可取0,±1,±2,…,l,共±

个值。磁量子数用来描述核外电子的。

自主思考3.引入磁量子数m解决了什么问题?

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(4)自旋磁量子数m:高分辨光谱实验事实揭示核外电子还存在着一种奇特的量子化运动,人

s

们称其为自旋运动。人们用自旋磁量子数来标记电子的自旋运动状态,处于同一原子轨

道上的电子自旋运动状态只能有种,分别用“↑”和“↓”来表示。

(5)原子轨道:我们通常把共同确定的原子核外电子的空间运动状态称为原子轨道。

若l=0,表示s能级,m=0,即s能级中有个原子轨道。

若l=1,表示p能级,m=0,+1,-1,代表在空间有3个伸展方向,即p能级中有个能量相同的

原子轨道。

若l=2,表示d能级,m=0,+1,-1,+2,-2,代表在空间有5个伸展方向,即d能级中有个能量相同

的原子轨道。

若l=3,表示f能级,f能级有个伸展方向不同的轨道。

对于第n层的s轨道,记作;对于第n层的3个p轨道,分别记作。

小结：主量子数n对应着;主量子数n和角量子数l对应着n电子层中的;主量子

数n,角量子数l和磁量子数m对应着n电子层中l能级中的;自旋磁量子数m描述的是

s

电子的自旋性质。这样,原子中的单电子运动状态可用由量子数n、l、m确定的来描述,

并取两种自旋状态中的一种。所以,描述一个电子的运动状态,要用四个量子数:n,l,m