第一章 第1节原子结构

第1节原子结构模型【自学目标】1．了解原子核外电子的运动状态，学会用四个量子数来表示核外电子的运动状态；2．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，知道原子核外电子跃迁会吸收或放出光子，并了解其应用。3．了解原子吸收和发射光谱分析。知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子核外电子的排布规律。4.了解人类探索物质结构的历程，认识从原子、分子等层次研究物质的意义。讨论模型方法在探索原子结构中的应用。5. 知道物质是由微粒构成的,了解研究物质结构的基本方法和实验手段。【自学助手】1、原子结构理论发展史：1803年提出原子是一个“实心球体”的是英国化学家，1903年汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的模型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的模型已成为现代化学的理论基础。2．光谱分为和，氢原子光谱为。为了解释原子的稳定性和的实验事实，丹麦科学家波尔在原子模型的基础上提出了的原子结构模型，该理论的重大贡献在于指出了原子光谱源自在不同能量的上的跃迁，而电子所处的的能量是。3.核外电子的运动状态是由四个量子数决定的。其中，主量子数n的取值为…，对应的符号为…，n越大，表明电子离核的平均距离、能量，因此将n值所表示的电子运动状态称为。在多电子原子中，角量子数l与一起决定着原子轨道的能量，若两个电子所取的n、l值均相同，就表明这两个电子具有。对于确定的n值，l的取值共个，分别是…，对应的符号为…，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（也称亚层）。对每一个确定的l，m值可取，…，共个值；处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有种，分别用来表示。一旦确定了n、l和m，就确定了即原子轨道，再加上，即可完整描述原子中的电子运动状态。4.4p轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。【思维点拨】【例题1】下列各电子层中不包含d亚层的是A．N电子层B．M电子层C．L电子层D．K电子层【解答】本题考查学生对四个量子数的掌握情况。在一个多电子的原子中，若两个电子所占据原子轨道的n、l相同，就表明这两个电子具有相同的能量，我们就用电子亚层(或能级)来表达n、l相同电子运动状态。对于确定的n值，l的取值就有n个：0、1、2、3…、(n-1)，对应符号为s、p、d、f…。所以，当n＝1(K电子层)时，l＝0，即为s亚层；当n＝2(L电子层)时，l＝0，1，即为s亚层和p亚层；当n＝3(M电子层)时，l＝0，1，2，即为s亚层、p亚层和d亚层；当n＝4(N电子层)时，l＝0，1，2，3，即为s亚层、p亚层、d亚层和f亚层。【答案】CD【例题2】下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？(1)s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。(2)主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。(3)主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。【解答】本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发，判断正误。(1)不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改为：s电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球型对称，其剖面图是个圆。而p电子云图或概率分布呈哑铃型，其剖面图是∞形。(2)不正确，因为n＝1，l＝0，m＝0，只有一个1s原子轨道。应改为主量子数为1时，在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。(3)不正确，因为n＝3时，l只能取0、1、2，所以没有3f。另外3s、3p、3d的电子云形状不同，3p还有m＝0、±1三种空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，3d有m＝0、±1、±2五种空间取向，有5个原子轨道。因此应改为：主量子数为3时，有9个原子轨道。【自我检测】1．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是（）A．K层B．L层C．M层D．N层2．下列关于电子云的说法不正确的是()A.电子云是描述核外某空间电子出现的几率密度的概念;B.电子云是电子在核内外空间出现的几率和几率密度C.电子云有多种图形,黑点图只是其中一种;D.电子就象云雾一样在原子核周围运动,故称为电子云.3．描述一确定的原子轨道（即一个空间运动状态），需用以下参数（）A.n、lB.n、l、mC.n、l、m、msD.只需n4．n＝4时，m的最大取值为（）A.4B.±4C.3D.05．原子中电子的描述不可能的量子数组合是（）A.1，0，0，B.3，1，1，C.2，2，0，D.4，3，－3，6．多电子原子中，在主量子数为n，角量子数为l的能级上，原子轨道数为（）A.2l＋1B.n－1C.n－l＋1D.2l－17．玻尔理论不能解释（）A.H原子光谱为线状光谱B.在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不发射能量----电磁波C.H原子的可见光区谱线D.H原子光谱的精细结构8．P轨道电子云形状正确叙述为()A.球形对称;B.对顶双球;C.极大值在X.Y.Z轴上的纺锤形;D.互相垂直的梅花瓣形.9．首次将量子化概念应用到原子结构，并解释了原子的稳定性的科学家是（）A.道尔顿B.爱因斯坦C.玻尔D.普朗克10．在多电子原子中，具有自下列各组量子数的电子中能量最高的是（）A．3，2，＋1，B．2，1，＋1，C．3，1，0，D．3，1，－1，11．3d能级中原子轨道的主量子数为，角量子数为，该能级的原子轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。12．写出具有下列指定量子数的原子轨道符号：⑴n＝2，l＝1；⑵n＝3，l＝0；⑶n＝5，l＝2；⑷n＝4，l＝3。探索提高13．原子中的电子，下面哪些量子数组是容许的?（）A.n＝3，l＝1，m＝－1B.n＝3，l＝1，m＝2C.n＝2，l＝2，m＝－1D.n＝6，l＝0，m＝014．关于下列对四个量子数的说法正确的是()A.电子的自旋量子数是½,在某一个轨道中有两个电子,所以总自旋量子数是1或是0B.磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道C.角量子数l的可能取值是从0到n的正整数D.多电子原子中,电子的能量决定于主量子数n和角量子数l15．2p轨道的磁量子数可能有（）A.1，2B.0，1，2C.1，2，3D.0，＋1，－116．n.l.m确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的()