【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(shí)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(cè)位移、能量不可同時(shí)測(cè)定能量可測(cè)軌跡可描述(畫(huà)圖或函數(shù)描述)不可確定宏觀、微觀運(yùn)動(dòng)的不同1920年海森堡提出著名的海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理：無(wú)法同時(shí)精確測(cè)量某個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻的位置和動(dòng)量。量子力學(xué)指出：一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線(xiàn)性軌道上運(yùn)動(dòng)，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(jì)方法來(lái)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(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體所具有的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的疏密意義是什么？核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧籠罩在原子核周?chē)?，人們形象地把它叫做“電子云?/p>

。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(yùn)動(dòng)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(lái)。2.電子云輪廓圖如氫原子電子云輪廓圖：

小藍(lán)點(diǎn)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(guò)程【思考2】分析通過(guò)H原子的電子云輪廓圖，

說(shuō)明其核外電子運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)怎樣的特點(diǎn)？①電子云呈球形對(duì)稱(chēng)。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(gè)

稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。→各能級(jí)的一個(gè)伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個(gè)原子軌道[易錯(cuò)警示]電子云圖與電子云輪廓圖不是同一個(gè)概念,→電子云輪廓圖實(shí)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(shuō)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(yùn)動(dòng)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(gè)

稱(chēng)為一個(gè)原子軌道?？臻g運(yùn)動(dòng)狀態(tài)常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向s軌道：s原子軌道呈___形對(duì)稱(chēng)，即在空間有_個(gè)伸展方向，故s軌道只有_個(gè)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(gè)伸展方向，它們互相垂直，包括___、___、__共___個(gè)軌道。啞鈴3px

py

pz3p軌道：（紡錘形）d軌道：d軌道在空間有__個(gè)伸展方向，即d軌道共__個(gè)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(gè)伸展方向，即f軌道共7個(gè)軌道。(了解)能級(jí)符號(hào)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(jí)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(jí)個(gè)數(shù)：n軌道個(gè)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形。(

)√√××正誤判斷對(duì)點(diǎn)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(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云實(shí)際上是電子運(yùn)動(dòng)形成的類(lèi)似云一樣的圖形C.電子云圖說(shuō)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(jí)類(lèi)別不同,電子云的形態(tài)也不一樣B

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2.觀察氫原子1s電子的電子云示意圖,判斷下列說(shuō)法正確的是(

)A.一個(gè)小點(diǎn)表示1個(gè)自由運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)就像地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)D.1s原子軌道電子云小點(diǎn)的疏密表示電子在某一位置出現(xiàn)概率的大小D對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3.下列說(shuō)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(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形C.2p能級(jí)有3個(gè)p軌道D.氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形C對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4.下列說(shuō)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(yùn)動(dòng)B.ns能級(jí)的原子軌道圖可表示為C.3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)軌道D.電子云圖中的小黑點(diǎn)密度大，說(shuō)明該原子核外空間電子數(shù)目多B對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5.下列說(shuō)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(jí)有兩個(gè)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(jí)中的軌道數(shù)依次增多A對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6.符號(hào)3px所代表的含義是A.px軌道上有3個(gè)電子

B.第三能層px軌道有3個(gè)伸展方向C.px電子云有3個(gè)伸展方向

D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道D對(duì)點(diǎn)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(shí)，電子將盡可能地占據(jù)

的原子軌道，使整個(gè)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(jìn)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(xiě)出就滿(mǎn)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(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)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(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，地球自身還會(huì)自轉(zhuǎn)一樣電子除了繞原子核高速運(yùn)動(dòng)，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(gè)電子就有幾種運(yùn)行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)即在任何一個(gè)原子中找不到兩個(gè)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(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先

，而且自旋方向

。2p32p4√√╳╳單獨(dú)占據(jù)一個(gè)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(bǔ)充)對(duì)于同一個(gè)能級(jí)，當(dāng)電子排布為全充滿(mǎn)(p6、d10、f14)、半充滿(mǎn)(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。半充滿(mǎn)1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1

24Cr1s22s22p63s23p63d54s129Cu

1s22s22p63s23p63d104s1

47Ag79Au1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1d軌道全充滿(mǎn)d軌道全充滿(mǎn)d軌道全充滿(mǎn)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(chēng)“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(jí)的先后順序和軌道中的排布情況書(shū)寫(xiě)↑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(gè)

稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。①在氧原子中，有

個(gè)電子對(duì)，有

個(gè)單電子。②在氧原子中，有

種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有

種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(3)單電子：

。(4)自旋平行：

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

。(2)電子對(duì)：

。能量相同的原子軌道同一個(gè)原子軌道中，自旋方向相反的一對(duì)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(wèn)題：簡(jiǎn)并軌道有幾個(gè)原子軌道就有幾個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基態(tài)原子核外有幾個(gè)電子就有幾種運(yùn)行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)Li1s↑↓↑2sBe1s↑↓↑↓2sB1s↑↑↓↑↓2s2p1.請(qǐng)寫(xiě)出1～24號(hào)元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1sHe↑1sH1.請(qǐng)寫(xiě)出1～24號(hào)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(qǐng)寫(xiě)出1～24號(hào)元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓S↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Cl↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Ar1s2s2p3s3p

3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓Sc1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓Ti1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↓V1.請(qǐng)寫(xiě)出1～24號(hào)元素原子的軌道表示式。練一練↑↓1s2s2p3s3p4s

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

1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Cr↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑Cr↑↑↑↑↑1.請(qǐng)寫(xiě)出1～24號(hào)元素原子的軌道表示式。練一練√①在鉻原子中，有

個(gè)電子對(duì)，有

個(gè)單電子。②在鉻原子中，有

種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有

種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。961524有幾個(gè)原子軌道就有幾個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有幾個(gè)電子就有幾種運(yùn)行狀態(tài)(要么不同軌道，要么自旋方向不同)只有一組全滿(mǎn)的簡(jiǎn)并軌道有兩組半滿(mǎn)的簡(jiǎn)并軌道2.請(qǐng)寫(xiě)出Fe、Fe2+、Fe3+的軌道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s練一練2.請(qǐng)寫(xiě)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(bǔ)充)原子的電子排布遵循構(gòu)造原理，能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)在一個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)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(shí)際上，整個(gè)原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)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(jí)的能量大于4s能級(jí)的能量P16歸納總結(jié)注意：書(shū)寫(xiě)軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及正確書(shū)寫(xiě)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(duì)電子數(shù)規(guī)律

未成對(duì)電子數(shù)及其占據(jù)的原子軌道元素符號(hào)及價(jià)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(yàn)2.下列有關(guān)化學(xué)用語(yǔ)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(yàn)3.24Cr原子處于基態(tài)時(shí)，價(jià)電子排布可用軌道表示式表示成

，而不是

。下列說(shuō)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(gè)實(shí)例說(shuō)明洪特規(guī)則有時(shí)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(cuò)誤的是A.1s22s22p63s23p2B.[Ne]3s23p2C.D.C應(yīng)用體驗(yàn)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(duì)電子數(shù)與M能層的未成對(duì)電子數(shù)相等的原子B.原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個(gè)電子

的Y原子C.2p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的X原子和3p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的Y原子D.最外層都只有一個(gè)電子的X、Y原子C應(yīng)用體驗(yàn)6.下列微粒中，最外層未成對(duì)電子數(shù)最多的是A.S B.AsC.Mn D.Fe3＋D各微粒的未成對(duì)電子數(shù)分別為：S：2個(gè)，As：3個(gè)，Mn：5個(gè)，F(xiàn)e3＋：5個(gè)，但Mn的最外層電子排布式為4s2應(yīng)用體驗(yàn)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(yàn)8.A原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

，則X、Y及該原子3d能級(jí)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(yàn)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(gè)未成對(duì)電子的原子和4p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子B.3p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子和4p軌道上只有1個(gè)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(yàn)10.下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是____