【高中化學(xué)】電子云與原子軌道 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)同步課件（人教版2019選擇性必修2）

第一章原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第四課時電子云與原子軌道情境導(dǎo)入宏觀物體微觀粒子質(zhì)量很大很小速度較慢很快(接近光速)位移可測位移、能量不可同時測定能量可測軌跡可描述(畫圖或函數(shù)描述)不可確定宏觀、微觀運動的不同1920年海森堡提出著名的海森堡測不準(zhǔn)原理：無法同時精確測量某個電子在某個時刻的位置和動量。量子力學(xué)指出：一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運動，而是在核外空間各處都可以出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同?？梢运愠鏊鼈兊母怕拭芏确植肌？茖W(xué)家采用統(tǒng)計方法來描述電子在原子核外某一區(qū)域出現(xiàn)的概率核外電子的運動不遵循宏觀物體所具有的運動規(guī)律。四、電子云與原子軌道P12-13表示電子在核外某處出現(xiàn)的概率密度。【思考1】圖小黑點的疏密意義是什么？核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧籠罩在原子核周圍，人們形象地把它叫做“電子云”

。用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則某處電子出現(xiàn)的概率密度ρ=P/V。

：處于一定空間

的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。運動狀態(tài)四、電子云與原子軌道P12-131.電子云電子云圖繪制比較困難，常用電子云輪廓圖代替。：將電子出現(xiàn)概率P≧90%的空間圈出來。2.電子云輪廓圖如氫原子電子云輪廓圖：

小藍點是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述電子云輪廓圖繪制過程【思考2】分析通過H原子的電子云輪廓圖，

說明其核外電子運動呈現(xiàn)怎樣的特點？①電子云呈球形對稱。②在離核近的空間電子出現(xiàn)的概率大，在離核遠(yuǎn)的空間電子出現(xiàn)的概率小。xyz:量子力學(xué)把電子在原子核外的一個

稱為一個原子軌道?！髂芗壍囊粋€伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道[易錯警示]電子云圖與電子云輪廓圖不是同一個概念,→電子云輪廓圖實際上是電子云圖的大部分區(qū)域;→電子云輪廓圖就是我們通常所說的原子軌道圖。(即電子云的輪廓)四、電子云與原子軌道3.原子軌道空間運動狀態(tài)四、電子云與原子軌道3.原子軌道:量子力學(xué)把電子在原子核外的一個

稱為一個原子軌道?？臻g運動狀態(tài)常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向s軌道：s原子軌道呈___形對稱，即在空間有_個伸展方向，故s軌道只有_個軌道。球11不同能層的電子，能量越高，離核越遠(yuǎn)，電子云半徑越大(即電子云的輪廓)P軌道呈_____形，P軌道在空間有__個伸展方向，它們互相垂直，包括___、___、__共___個軌道。啞鈴3px

py

pz3p軌道：（紡錘形）d軌道：d軌道在空間有__個伸展方向，即d軌道共__個軌道。55花瓣形(了解)f軌道：f軌道形狀更復(fù)雜，在空間有7個伸展方向，即f軌道共7個軌道。(了解)能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目電子云形狀四、電子云與原子軌道P12-133.原子軌道總結(jié)歸納：①不同能層相同能級電子云輪廓圖的形狀和取向相同②能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。如1s<2s<3s<4s③形狀和大小相同，但取向不同的原子軌道，能量相等。如2Px、2Py、2Pz能量相等1357球形啞鈴形花瓣形——P10n能層：能級個數(shù)：n軌道個數(shù)：n2電子數(shù)：2n21)在原子中第n能層,電子占有的軌道數(shù)最多為n2。(

)2)同一原子中的npx與npy軌道形狀相同,半徑相同且在空間相互垂直。(

)3)電子云圖中小黑點密度的大小可表示電子的多少。(

)4)p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形。(

)√√××正誤判斷對點訓(xùn)練1.下列關(guān)于電子云的敘述中不正確的是(

)A.電子云是用小黑點的疏密程度來表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云實際上是電子運動形成的類似云一樣的圖形C.電子云圖說明離核越近,電子出現(xiàn)概率越大;離核越遠(yuǎn),電子出現(xiàn)概率越小D.能級類別不同,電子云的形態(tài)也不一樣B

對點訓(xùn)練2.觀察氫原子1s電子的電子云示意圖,判斷下列說法正確的是(

)A.一個小點表示1個自由運動的電子B.1s原子軌道的電子云形狀為圓形C.電子在1s原子軌道上運動就像地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)D.1s原子軌道電子云小點的疏密表示電子在某一位置出現(xiàn)概率的大小D對點訓(xùn)練3.下列說法正確的是A.不同的原子軌道形狀一定不相同B.p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形C.2p能級有3個p軌道D.氫原子的電子運動軌跡呈球形C對點訓(xùn)練4.下列說法中正確的是A.1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運動B.ns能級的原子軌道圖可表示為C.3d3表示3d能級有3個軌道D.電子云圖中的小黑點密度大，說明該原子核外空間電子數(shù)目多B對點訓(xùn)練5.下列說法中正確的是A.1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的核外電子排布B.3p2表示3p能級有兩個原子軌道C.同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小D.同一原子中，2p、3p、4p能級中的軌道數(shù)依次增多A對點訓(xùn)練6.符號3px所代表的含義是A.px軌道上有3個電子

B.第三能層px軌道有3個伸展方向C.px電子云有3個伸展方向

D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道D對點訓(xùn)練五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理P141.基態(tài)原子核外電子的排布規(guī)則規(guī)則1：能量最低原理(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)

的原子軌道，使整個原子的能量最低。能量最低即，電子優(yōu)先占據(jù)能量低的電子軌道，然后依次進入能量高的軌道。(2)大多數(shù)原子的電子排布式只要根據(jù)構(gòu)造原理寫出就滿足能量最低原理(3)24Cr、29Cu、47Ag、74Au等原子不符合構(gòu)造原理，但符合洪特規(guī)則(特例)，也符合能量最低原理P16五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理P141.基態(tài)原子核外電子的排布規(guī)則規(guī)則2：泡利原理在一個原子軌道最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。P14常用↑、↓表示自旋相反的電子自旋方向相反就是自轉(zhuǎn)方向相反自旋是微觀粒子普遍存在的一種屬性就像地球除了繞太陽運轉(zhuǎn)，地球自身還會自轉(zhuǎn)一樣電子除了繞原子核高速運動，電子自身也自轉(zhuǎn)根據(jù)構(gòu)造原理、能量最低原理、泡利原理可知，基態(tài)原子核外有幾個電子就有幾種運行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)即在任何一個原子中找不到兩個完全相同的電子。(泡利不相容原理)五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理P141.基態(tài)原子核外電子的排布規(guī)則規(guī)則3：洪特規(guī)則P15當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先

，而且自旋方向

。2p32p4√√╳╳單獨占據(jù)一個軌道相同↑↓↑↓╳↑↓↑↓╳五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理P141.基態(tài)原子核外電子的排布規(guī)則洪特規(guī)則特例(洪特規(guī)則的補充)對于同一個能級，當(dāng)電子排布為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)時，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。半充滿1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1

24Cr1s22s22p63s23p63d54s129Cu

1s22s22p63s23p63d104s1

47Ag79Au1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1d軌道全充滿d軌道全充滿d軌道全充滿五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理2.電子排布的“軌道表示式”(又稱“電子排布圖”)①表示方法：用方框表示原子軌道，用↑或↓表示自旋方向不同的電子，按排入各電子層中各能級的先后順序和軌道中的排布情況書寫↑H1s8O1s1電子排布式電子排布圖(軌道表示式)1s22s22p41s↑↓↑↓2s2p↓↑↑↑注意：核外電子排布圖下(上)方的1s、2s、2p…表示的是軌道，

不可在其右上角表示出該軌道填充的電子數(shù)或↓1s或量子力學(xué)把電子在原子核外的一個

稱為一個原子軌道。①在氧原子中，有

個電子對，有

個單電子。②在氧原子中，有

種空間運動狀態(tài)，有

種運動狀態(tài)不同的電子。(3)單電子：

。(4)自旋平行：

。一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子箭頭同向的單電子稱為自旋平行3258(1)簡并軌道：

。(2)電子對：

。能量相同的原子軌道同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理②“電子排布圖”中的相關(guān)概念問題：簡并軌道有幾個原子軌道就有幾個空間運動狀態(tài)空間運動狀態(tài)基態(tài)原子核外有幾個電子就有幾種運行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)Li1s↑↓↑2sBe1s↑↓↑↓2sB1s↑↑↓↑↓2s2p1.請寫出1～24號元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1sHe↑1sH1.請寫出1～24號元素原子的軌道表示式。練一練1s↑↑↓↑↓↑↑2s2pN1s↑↓↑↓↑↓↑↑2s2pO1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑2s2pF1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓2s2pNe↑↓1s2s2p

3s↑↓↑↑↓↑↓↑↓Na↑↓1s2s2p3s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Mg↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Al↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓Si↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↓P2p

C↑1s↑↑↓↑↓

2s1.請寫出1～24號元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓S↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Cl↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Ar1s2s2p3s3p

3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓Sc1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓Ti1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↓V1.請寫出1～24號元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1s2s2p3s3p4s

↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓K↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Ca↑↓1s2s2p3s3p4s

1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Cr↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑Cr↑↑↑↑↑1.請寫出1～24號元素原子的軌道表示式。練一練√①在鉻原子中，有

個電子對，有

個單電子。②在鉻原子中，有

種空間運動狀態(tài)，有

種運動狀態(tài)不同的電子。961524有幾個原子軌道就有幾個空間運動狀態(tài)有幾個電子就有幾種運行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)只有一組全滿的簡并軌道有兩組半滿的簡并軌道2.請寫出Fe、Fe2+、Fe3+的軌道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s練一練2.請寫出Fe、Fe2+、Fe3+的軌道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d練一練規(guī)則1：能量最低原理規(guī)則2：泡利原理規(guī)則3：洪特規(guī)則洪特規(guī)則特例(洪特規(guī)則的補充)原子的電子排布遵循構(gòu)造原理，能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)在一個原子軌道最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同?？偨Y(jié)：

基態(tài)原子核外電子的排布遵循的規(guī)則實際上，整個原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。填多少怎么填P165B1s22s22p18O1s22s22p4√√違反泡利原理違反洪特規(guī)則違反洪特規(guī)則違反能量最低原理違反泡利原理和洪特規(guī)則20Ca1s22s22p63s23p64s219K1s22s22p63s23p64s1違反能量最低原理3d能級的能量大于4s能級的能量P16歸納總結(jié)注意：書寫軌道表示式時，常出現(xiàn)的錯誤及正確書寫歸納：核外電子排布表示方法軌道表示式⑤④③②①五種表示方法中，電子排布圖最能反映電子的排布情況歸納總結(jié)熟記第四周期未成對電子數(shù)規(guī)律

未成對電子數(shù)及其占據(jù)的原子軌道元素符號及價電子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s11.下列原子的軌道表示式中，符合洪特規(guī)則的是A. B.C. D.c應(yīng)用體驗2.下列有關(guān)化學(xué)用語中不能體現(xiàn)氮原子核外電子能量有差異的是A. B.C. D.1s22s22p3A應(yīng)用體驗3.24Cr原子處于基態(tài)時，價電子排布可用軌道表示式表示成

，而不是

。下列說法中正確的是A.這兩種排布方式都符合能量最低原理B.這兩種排布方式都符合泡利原理C.這兩種排布方式都符合洪特規(guī)則D.這個實例說明洪特規(guī)則有時候和能量最低原理是矛盾的B4.下列關(guān)于硅原子的核外電子排布表示方法中，錯誤的是A.1s22s22p63s23p2B.[Ne]3s23p2C.D.C應(yīng)用體驗5.下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是A.原子核外L能層的未成對電子數(shù)與M能層的未成對電子數(shù)相等的原子B.原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子

的Y原子C.2p能級只有1個空軌道的X原子和3p能級只有1個空軌道的Y原子D.最外層都只有一個電子的X、Y原子C應(yīng)用體驗6.下列微粒中，最外層未成對電子數(shù)最多的是A.S B.AsC.Mn D.Fe3＋D各微粒的未成對電子數(shù)分別為：S：2個，As：3個，Mn：5個，F(xiàn)e3＋：5個，但Mn的最外層電子排布式為4s2應(yīng)用體驗7.下列電子排布式或軌道表示式正確的是A.C的軌道表示式：B.Ca的電子排布式：1s22s22p63s23p63d2C.N的軌道表示式：D.Br－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6CD應(yīng)用體驗8.A原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

，則X、Y及該原子3d能級上的電子數(shù)不可能的組合是A.18、8、0 B.20、8、0C.25、13、5 D.30、18、10A應(yīng)用體驗9.具有如下電子層結(jié)構(gòu)的原子，其相應(yīng)元素一定屬于同一主族的是A.3p軌道上有2個未成對電子的原子和4p軌道上有2個未成對電子的原子B.3p軌道上只有1個空軌道的原子和4p軌道上只有1個空軌道的原子C.最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s22p6的原子D.最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s2的原子B應(yīng)用體驗10.下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是____