第1节原子结构模型
第3课时量子力学对原子核外电子运动状态的描述
（2）
【教学目标】
１.初步认识原子结构的量子力学模型，能用n、l、m、ms这四个量子数描述
核外电子的运动状态
２.知道主量子数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
原子轨道
3.了解原子轨道的图象是原子轨道在空间的一种形象化表示
4.会辨认不同的原子轨道示意图
【教学重点】
1.用四个量子数描述核外电子的运动状态。
2.n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制
3.原子轨道和电子云的概念及形状
4.书写能级符号及原子轨道符号
【教学难点】
1.n、ι、m、ms的相互关系及有关量子限制。
2.原子轨道和电子云的概念
【教学过程】
教
学
环
节
活
动
时
间
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
一
、复习旧课导入新课
3分钟
教师让学生回答下列问题
①为什么在通常条件下，钠原子中的处于n=4能层的电子跃迁到n=3能层的状态时，在高分辨光谱仪上看到的不是一条谱线，而是多条谱线？
②在高分辨光谱仪中，氢原子的电子从n=2跃迁到n=1层时，得到两条靠得很近的谱线？
1.回答问题
2.思考老师提出的问题。
复习旧知识，引入新问题，导入新课教学。
二
、
展开新课
15分钟
3.磁量子数m
【板书】
第1节原子结构模型
原子结构的量子力学模型
（2）
教师讲解：
磁量子数既原子轨道个数。
原子轨道是指一个电子空间运动状态。
根据光谱现象，科学家发现同一能级电子空间运动状态不尽相同，一个能级包含着一个或若干个原子轨道。
【板书】
3.磁量子数m
①角量子数ι和磁量子数m的关系
角量子数ι和磁量子数m的关系既能级与原子轨道个数的关系。
对于一个确定的ι值，m值可取0、
1、
2、
3……
ι，共（2ι+1）个数值。
当ι=2时，m有0、
1、
2五个取值；既d能级有五个原子轨道。
②原子轨道的表示方法
s能级只有一个原子轨道，可表示为s。
p能级有3个原子轨道，可表示为px、py、pz。
d能级有5原子轨道，f能级有7原子轨道。
学生完成下列习题
1.写出写出下列各能级所有原子轨道符号
（1）n=1
（2）n=2
2.计算下列各能层所有原子轨道数目
（1）n=1
（2）n=2
（3）n=3（4）n=4
3.原子轨道是由那几个量子数决定的？
巩固新学知识。
5
分钟
4.自旋磁量子数ms
教师讲解并板书：
4.自旋磁量子数ms
量子力学认为，同一轨道上的电子还在做自旋运动，而且只有两种自旋运动状态，分别用自旋磁量子数
（通常用符号“↑”表示）和
（通常用符号“↓”表示）来描述。
交流·讨论
1.氢原子上的电子由n=2的状态跳回到n=1的状态，会产生两条靠得很近的谱线，为什么？
2.电子的运动状态包括自旋状态是由那几个量子数决定的？
1、巩固新学知识。
2、培养合作意识
3、解决新课开始提出的问题
4分钟
5.电子云
教师介绍：
（1）核外电子运动特征
（2）电子云的概念
（3）电子云和电子云的形状
4分钟
6.原子轨道
教师介绍：
（1）原子轨道的概念
（2）轨道和轨道的形状
（3）电子云和原子轨道的区别
对学生的整理加以完善
三
、
概括整合
3分钟
整理本课时主题知识
培养学生归纳总结能力
练习
1.写出下列各能级对应的所有原子轨道的符号
（1）n=4，ι=1：
（2）n=5，ι=2：
（3）n=7，ι=0：
2.填空
n取值
ι取值
m取值
原子轨道数目
1
2
3
4
3.下列说法是否正确？
若不正确应如何改正。
（1）“s电子绕原子核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形”。
（2）“主量子数为1时，有自旋相反的两个轨道”。
（3）“主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道”。
4.有无下列运动状态？
为什么？
（1）n=1,ι=1,m=0
（2）n=2,ι=0,m=
1
（3）n=3,ι=3,m=
3
（4）n=4,ι=3,m=
2
5.填充合理的量子数
（1）n=__________,ι=2,m=0,.
（2）n=2,ι=_______,m=
1,.
（3）n=4,ι=2,m=0,.ms=_________
（4）n=2,ι=0,m=_________,
第2节原子结构与元素周期表
第1课时基态原子的核外电子排布
【教学目标】
1.理解能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释1~36号元素基态原子的核外电子排布；
2.能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成1~36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布；
【教学重难点】
解释1~36号元素基态原子的核外电子排布；
【教师具备】
多媒体课件
【教学方法】
引导式启发式教学
【教学过程】
【知识回顾】
1.原子核外空间由里向外划分为不同的电子层?
2.同一电子层的电子也可以在不同的轨道上运动?
3.比较下列轨道能量的高低（幻灯片展示）
【联想质疑】
为什么第一层最多只能容纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能容纳更多的电子呢？
第三、四、五层及其他电子层最多可以容纳多少个电子？
原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？
【引入新课】通过上一节的学习，我们知道：
电子在原子核外是按能量高低分层排布的，同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级（s、p、d、f），就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
各能层上的能级是不一样的。
原子中的电子在各原子轨道上按能级分层排布，在化学上我们称为构造原理。
下面我们要通过探究知道基态原子的核外电子的排布。
【板书】一、基态原子的核外电子排布
【交流与讨论】（幻灯片展示）
【讲授】通过前面的学习我们知道了核外电子在原子轨道上的排布是从能量最低开始的，然后到能量较高的电子层，逐层递增的。
也就是说要遵循能量最低原则的。
比如氢原子的原子轨道有1s、2s、2px、2py、2pz等，其核外的惟一电子在通常情况下只能分布在能量最低的1s原子轨道上，电子排布式为1s1。
也就是说用轨道符号前的数字表示该轨道属于第几电子层，用轨道符号右上角的数字表示该轨道中的电子数（通式为：
nlx）。
例如，原子C的电子排布式为1s2s22p2。
基态原子就是所有原子轨道中的电子还没有发生跃迁的原子，此时整个原子能量处于最低．
【板书】1.能量最低原则
【讲解】原则内容：
通常情况下，电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有当这些轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，这就是构造原理。
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，简称能量最低原则。
打个比方，我们把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低的电子。
能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。
【练习】请按能量由低到高的顺序写出各原子轨道。
【学生】1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g6s
【讲解】但从实验中得到的一般规律，却跟大家书写的不同，顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s…………大家可以看图1-2-2。
【板书】能量由低到高顺序：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……
【过渡】氦原子有两个原子，按照能量最低原则，两电子都应当排布在1s轨道上，电子排布式为1s2。
如果用个圆圈（或方框、短线）表示满意一个给定量子数的原子轨道，这两个电子就有两种状态：
自旋相同
或自旋相反
。
事实确定，基态氦原子的电子排布是
，这也是我们对电子在原子轨道上进行排布必须要遵循的另一个原则――泡利不相容原理。
原理内容：
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。
【板书】2.泡利不相容原理
【讲解】在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是不同的，电子自旋可以比喻成地球的自转，自旋只有两种方向：
顺时针方向和逆时针方向。
在一个原子中没有两个电子具有完全相同的四个量子数。
因此一个s轨道最多只能有2个电子，p轨道最多可以容纳6个电子。
按照这个原理，可得出第n电子层能容纳的电子总数为2n2个
【板书】一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反
【交流研讨】C：
最外层的p能级上有三个规道
可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子的可能排布：
①2p：
②2p:
③
2p:
④2p
p有3个轨道，而碳原子2p能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，C原子最外层p能级上两个电子的排布应如①所示，这就是洪特规则。
【板书】３.洪特规则
在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行
【交流与讨论】
1.写出11Na、13Al的电子排布式和轨道表示式，思考17Cl原子核外电子的排布，总结第三周期元素原子核外电子排布的特点
2.写出19K、22Ti、24Cr的电子排布式的简式和轨道表示式，思考35Br原子的电子排布，总结第四周期元素原子电子排布的特点，并仔细对照周期表，观察是否所有原子电子排布都符合前面的排布规律
[讲述]洪特规则的特例:
对于能量相同的轨道（同一电子亚层），当电子排布处于全满（s2、p6、d10、f14）、半满（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定，整个体系的能量最低。
【小结】核外电子在原子规道上排布要遵循三个原则：
即能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则。
这三个原则并不是孤立的，而是相互联系，相互制约的。
也就是说核外电子在原子规道上排布要同时遵循这三个原则。
【阅读解释表１－２－１】电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成[Ne]3S1。
【板书】４.核外电子排布和价电子排布式
【活动探究】
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。
【小结】钾K：
1s22s22p63s23p64s1；钙Ca：
1s22s22p63s23p64s2；
铬Cr：
1s22s22p63s23p63d44s2；铁Fe：
1s22s22p63s23p63d64s2；
钴Co：
1s22s22p63s23p63d74s2；铜Cu：
1s22s22p63s23p63d94s2；
锌Zn：
1s22s22p63s23p63d104s2；溴Br：
1s22s22p63s23p63d104s24p5；
氪Kr：
1s22s22p63s23p63d104s24p6；
注意：
大多数元素的原子核外电子排布符合构造原理，有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：
K原子的可能电子排布式与原子结构示意图，按能层能级顺序，应为
1s22s22p63s23p63d1；
，但按初中已有知识，应为1s22s22p63s23p64s1；
事实上，在多电子原子中，原子的核外电子并不完全按能层次序排布。
再如：
24号铬Cr：
1s22s22p63s23p63d54s1；
29号铜Cu：
1s22s22p63s23p63d104s1；
这是因为能量相同的原子轨道在全充满（如p6和d10）、半充满（如p3和d5）、和全空（如p0和d0）状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
【讲授】大量事实表明，在内层原子轨道上运动的电子能量较低，在外层原子轨道上运动的电子能量较高，因此一般化学反应只涉及外层原子轨道上的电子，我们称这些电子为价电子。
元素的化学性质与价电子的数目密切相关，为了便于研究元素化学性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布。
例如，原子C的电子排布式为1s2s22p2，还可进一步写出其价电子构型：
2s22p2 。
图１－２－５所示铁的价电子排布式为3d64s2。
【总结】本节课理解能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释1～36号元素基态原子的核外电子排布；能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成1~36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。
一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。
推理各电子层的轨道数和容纳的电子数。
当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。
【板书设计】
一、基态原子的核外电子排布
1.能量最低原则
能量由低到高顺序：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……
2.泡利不相容原理
一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反
３.洪特规则
在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行
４.核外电子排布和价电子排布式
第2节原子结构与元素周期表
第2课时核外电子排布与元素周期表
【教学目标】
3.知道元素周期表中元素按周期划分的原因
4.知道族的划分与原子中价电子数目和价电子排布的密切关系。
【教学重难点】了解核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系
【教师具备】多媒体课件
【教学方法】引导式教学
【教学过程】
【学生活动，教师可适当引导】
能量由低到高顺序：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……泡利不相容原理指出一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反。
洪特规则要求在能量相同的轨
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