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原子的基态与激发态、电子云与原子轨道
归纳总结
(1)基态原子 电子按照构造原理排布(即电子优先排布在能量最低的能级里,然后依 次排布在能量逐渐升高的能级里),会使整个原子的能量处于最低状态, 此时为基态原子。 (2)光谱分析 不同元素的原子光谱都是特定的,在现代化学中,常利用原子光谱上 的 特征谱线 来鉴定元素,称为光谱分析。
活学活用 1.下列说法正确的是 A.自然界中的所有原子都处于基态
能层数为3时,有3s、3p、3d三个能级,共有9个轨道,B项错误;
氢原子中确实只有1个电子,但轨道是人为规定的,可以是空轨道,故
C项错误。
解析 答案
学习小结
1.基态原子的核外电子排布遵循构造原理。 2.电子及其运动特点可概括为体积小、质量轻、带负电;绕核转、运 动快、测不准(某时刻的位置和速度);(离核的)距离不同、能量相异、 描述概率(电子在核外空间某处出现的概率,即电子云)。 3.原子轨道:同一能层,不同能级其原子轨道形状不同,数目不同; 不同能层,同种能级其原子轨道形状相同,半径不同,能量不同。
二、电子云与原子轨道
1.原子核外电子的运动特点。 (1)电子的质量很小(9.109 5×10-31 kg),带负电荷。 (2)相对于原子和电子的体积而言,电子运动的空间很大 。 (3)电子运动的速度很快 ,接近光速(3.0×108 m·s-1)。
2.电子在核外空间做高速运动,不能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 概率 ,得到的概率分布图看起来像一片云雾,因而被形象地称作 电子云 。 (1)制作电子云轮廓图是为了表达电子云轮廓的形状 ,对核外电子的空__ 间状态 有一个形象化的简单描述。如1s电子云轮廓图的绘制:
√B.同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C.无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量 D.激发态原子的能量较高,极易失去电子,表现出较强的还原性 解析 处于最低能量的原子叫做基态原子。电子由较低能级向较高能级 跃迁,叫激发。激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。如果 电子仅在内层激发,电子未获得足够的能量,不会失去。
(2)电子云轮廓图的形状:s能级的电子云轮廓图是 球 形,p能级的电子 云轮廓图是 哑铃 形。
3.量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态 称为一个原子轨道。 (1)形状 ①s电子的原子轨道呈球 形,能层序数越大,原子轨道的半径越 大 。
②p电子的原子轨道呈哑铃形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。
1.原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简 称能量最低原理。 (1)子会跃迁到 较高能级,变成激发 态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化
基态原子
_吸__收__能__量_
激发态原子
释__放__能__量__,主要形式为光__
活学活用 3.如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图),图乙、丙分别表 示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是
A.电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图 B.3p2表示3p能级中有两个原子轨道 C.由图乙可知,s能级的电子云轮廓图呈圆形,有无数条对称轴
√D.由图丙可知,p能级的原子轨道图呈哑铃形,且有3个伸展方向 解析 答案
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解析 答案
2.当镁原子由1s22s22p63s2跃迁到1s22s22p63p2时,以下认识正确的是
√A.镁原子由基态转化成激发态,这一过程中吸收热量
解析 答案
2.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主 要原因是
√A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
易错提醒 理解感悟 解析 答案
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(2)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 _1_ _3_ _5_ _7_
归纳总结 原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状 相同,只是半径 不同 。能层序 数n越大,原子轨道的半径 越大 。如:
(2)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。在同一能层中px、py、pz的能量相同 。 (3)原子轨道数与能层序数(n)的关系是原子轨道为 n2 个。
第一章 第一节 原子结构
第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道
目标定位 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。 2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的 状态。
内容索引
新知导学 —— 新知探究 点点落实 达标检测 —— 当堂检测 巩固反馈
新知导学
一、能量最低原理和原子的基态与激发态
2.不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,若用光谱仪摄 取各种元素的电子的吸收 光谱或 发射 光谱,则可确立某种元素的原子, 这些光谱总称原子光谱。 (1)玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。 (2)氢原子光谱为线状光谱,多电子原子光谱比较复杂。
3.可见光,如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发 生跃迁 释放 能量有关。
4.下列说法正确的是
A.因为p轨道是“8”字形,所以p电子是“8”字形
B.能层数为3时,有3s、3p、3d、3f 4个轨道
C.氢原子中只有1个电子,故氢原子核外只有1个轨道
√D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
解析 p轨道呈哑铃形,是指电子出现概率高的区域,而不是电子的形
状,A项错误;
达标检测
1.下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中,正确的是 A.基态时的能量比激发态时高 B.激发态时比较稳定
√C.由基态转化为激发态过程中吸收能量
D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
解析 同一原子处于激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确; 电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时,也会产生原子光 谱,D不正确。