1.1.3電子云與原子軌道課件高二下學期化學人教版選擇性必修2

第一節(jié)原子結構第一章原子結構和性質第三課時電子云與原子軌道思考:宏觀物體與微觀物體（電子）的運動有什么區(qū)別宏觀物體的運動特征：

宏觀物體的運動可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；可以描畫它們的運動軌跡。微觀物體的運動特征：

核外電子質量小(只有9.11×10-31kg)，運動空間?。ㄏ鄬τ诤暧^物體而言），運動速率大(近光速)；無確定的軌道，無法描述其運動軌跡；不能同時準確的測定其位置和速率原子核外電子的運動狀態(tài)是怎么樣的呢？1913年，波爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學推翻。量子力學指出，一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假定的線性軌道上運行，而在核外空間各處都可能出現，但出現的概率不同，可以算出它們的概率密度(ρ)分布。表示電子在核外某處出現的概率密度?！舅伎?】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的概率，V表示該處的體積，則某處電子出現的概率密度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)1.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的概率密度的形象描述一：電子云電子云圖很難繪制，使用不便，我們常使用電子云輪廓圖。①繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。②繪制電子云輪廓圖：把電子在原子核外空間出現概率P=90%的空間圈出來。yxzyzxpz3：電子云輪廓形狀和大?、賡電子的電子云輪廓同一原子的s電子的電子云輪廓圖a.所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是一個球形，只是半徑不同。b.同一原子的能層越高，s電子云半徑越大。由于電子能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。②p電子的電子云輪廓yzxpzzyxpyzyxpxPz、Py、Px的電子云輪廓圖a、p電子云的形狀是啞鈴狀的，有3個互向垂直電子云分別稱為Px、Py、Pz

能層序數越大，p電子云半徑越大。b、同一能層中px、py、pz的能量相同。(x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向)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軌道形狀更復雜，在空間有7個伸展方向，即f軌道共7個軌道。(了解)課堂練習1：圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和電子云輪廓圖。下列有關認識正確的是(

)A.圖1中的每個小黑點表示1個電子B.圖2表示1s電子只能在球體內出現C.圖2表明1s的電子云輪廓呈圓形,有無數對稱軸D.圖1中小黑點的疏密表示某一時刻電子在核外出現概率的大小D二：原子軌道量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。1：概念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。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。2：表示3：軌道數ns原子軌道1個nd原子軌道有5個np原子軌道有3個nf原子軌道有7個不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖能層能級原子軌道數原子軌道名稱電子云輪廓圖的性質與取向形狀取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz啞鈴形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz啞鈴形相互垂直3d5………………4923N4s14s球形4p34px、4py、4pz啞鈴形相互垂直4d5………………4f7………………416課堂練習2：3px所代表的含義是（

）A.px軌道上有3個電子B.第三電子層px軌道有3個伸展方向C.px電子云有3個伸展方向D.第三電子層沿x軸方向伸展的P軌道D能級符號nsnpndnf軌道數目電子云形狀三、電子云與原子軌道P12-133.原子軌道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——1、s能級和p能級的原子軌道存在哪些方面的差異？提示軌道圖形、形狀、數目、最多容納電子數等不同。2.不同能層中的s軌道和p軌道電子云輪廓分別相同嗎？能量分別相同嗎？提示電子云輪廓相同(s軌道均為球形，p軌道均為啞鈴形)；能量不同(能層序數越大，能量越高)?！舅伎寂c討論】3.基態(tài)原子的核外電子填充在6個軌道的元素有幾種？填充在7個軌道中的元素有幾種？提示s、p能級分別有1、3個原子軌道，按照構造原理，核外電子填充在6個軌道的元素為1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2種；填充在7個軌道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一種元素。小結：原子軌道的特點1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是紡錘形的2.能層序數n越大，原子軌道的半徑越大；3.不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；相同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，半徑相同，能量相同，方向不同4.s能級只有一個原子軌道；p能級有3個原子軌道，互相垂直，可分別以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz軌道的能量相等。①在原子中第n能層,電子占有的軌道數最多為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。(

)④p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形。(

)⑤2p、3p、4p能級的軌道數依次增多()課堂練習3：判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)√√×××課堂練習4：如圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、丙分別表示s、p能級的電子云輪廓圖。下列有關說法正確的是(

)A.電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖B．3p2表示3p能級中有兩個原子軌道C．由圖乙可知，s能級的電子云輪廓圖呈圓形，

有無數條對稱軸D．由圖丙可知，p能級的原子軌道圖呈啞鈴形，

且有3個伸展方向D電子云原子軌道概率密度電子云輪廓s、球形

p、啞鈴狀…同一原子的能層越高，電子云半徑越大。

能級原子軌道數：s：1個、p:3個、d：5個、f：7個能層原子軌道數：n2原子軌道名稱：1s、2s、2px、2py、2pz…課堂小結[達標檢測]1.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能級中的軌道數依次增多A[達標檢測]2.(1)可正確表示原子軌道的是_____(填字母)。A.2s B.2dC.3p D.3f

(2)如圖是s能級、p能級的原子軌道圖，試回答問題：①s能級的原子軌道呈____形，每個s能級有___個原子軌道；p能級的原子軌道分別相對于x、y、z軸_____，每個p能級有___個原子軌道。②s能級原子軌道、p能級原子軌道的半徑與_________有關，________越大，原子軌道半徑越大。AC球1對稱3能層序數能層序數[達標檢測]3.如圖是s能級和p能級的原子軌道示意圖，下列說法正確的是()A．s能級和p能級的原子軌道形狀相同B．每個p能級都有6個原子軌道C．s能級的原子軌道的半徑與電子層序數有關D．Na原子的電子在11個原子軌道上高速運動C4.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目多B5、下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是(

)A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B．s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內運動C．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑也隨能層的增大而增大D．基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)C科學史話——史上最慘物理天才能層數KLMNOPQn能級數1234567軌道多容納電子數281832507298n2n2n2

兩個電子容納在一個軌道里，也就意味著，它們的空間運動狀態(tài)是相同的。為什么每個原子軌道中最多可容納兩個電子？1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據實驗事實提出假設：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。一：電子自旋和泡利原理1：電子自旋1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據實驗事實提出假設：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭（“↑”“↓”）表示自旋相反的電子。（1）概念（2）兩種取向及表示方法：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如電荷、質量一樣的內在屬性②電子的運動狀態(tài)由能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子能量與能層、能級有關，電子運動的空間范圍與原子軌道有關③一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子（3）拓展資料說明：（4）應用：課本P15資料卡片鈉原子光譜泡利原理、構造原理、物質的磁性、研究物質的性質等銀原子磁場分束2：泡利原理

在一個原子軌道里,最多只能容納2個電子,且它們的自旋相反。這個原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）能級spdf原子軌道數1357最多容納電子數2610143：電子排布的軌道表達式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式

用方框（也可用圓圈）表示原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連，箭頭（↑↓）表示一種自旋狀態(tài)電子。如：氫和氧的基態(tài)原子電子排布式、軌道表示式為①概念②表示方法：1s2s2pH↑↓↑O1s↑↓↑↑H1s1O1s22s22p4原子軌道簡并軌道：能量相同的原子軌道能級符號電子對↑↓單電子：未成對電子自旋平行量子力學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3.“電子排布圖”中的相關概念問題：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)1.請寫出Fe、Fe2+、Fe3+的軌道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s練一練課堂練習2：請畫出鋁原子的軌道表示式鋁原子外層有

個電子對，有

個單電子。電子有

種空間運動狀態(tài)，有

種運動狀態(tài)不同的電子。13176注意：①電子的空間運動狀態(tài)指的是原子軌道

②一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子1、用□或〇代表一個原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連。不同能級中的□要相互分開。2、整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應的電子排布式一致。4、通常在方框下方或上方標記能級符號。3、箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個箭頭表示一個電子，↓↑”稱電子

對，“↑”或“↓”表示單電子（或稱未成對電子），箭頭同向的單電子稱自旋平行。5、有時畫出的能級上下錯落，以表達能量高低不同。小結：電子對：同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子單電子：一個原子軌道中只有一個電子，即未成對電子O的可能電子排布的軌道表示式：為什么只有第一個是正確的？二：洪特規(guī)則基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行1925年，洪特根據多電子原子的原子光譜正式提出洪特規(guī)則：如：2p3的電子排布為

不能為

洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子洪特規(guī)則適用于電子填入簡并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道課堂練習3：下列基態(tài)碳原子軌道表示式正確的是（)。②C1s↑↑↑↓↑↓2s2p①C1s↑↓↑↓↑↓2s2p↑2p③C1s↑↑↓↑↓

2s2p④C↓1s↑↑↓↑↓

2s③課堂練習3：下列為N原子的價層電子軌道表示式中，符合洪特規(guī)則的是（）A. B.C. D.C

有少數元素的基態(tài)原子的電子排布對于構造原理有1個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿、半充滿、全空狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f14半充滿：p3、d5、f7全空：

p0、d0、f0洪特規(guī)則特例課堂練習4：寫出24Cr29Cu電子排布式和價層電子排布圖29Cu1s22s22p63s23p63d104s124Cr1s22s22p63s23p63d54s1【思考與討論】

課本P16（1）

下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子？為什么？A.B.（2）下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子？為什么？ACBA。根據泡利原理，在一個原子軌道里最多只能容納2個電子，且它們的自旋相反。A。根據洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填入個簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行——自然界的普適規(guī)律三：能量最低原理在構建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。①概念②因素整個原子的能量由核電荷數、電子數和電子狀態(tài)三個因素共同決定。a：相鄰能級能量相差很大時，電子填入能量較低的能級可使原子能量最低。如所有主族元素的基態(tài)原子。b：當相鄰能級能量差別不大時，有1-2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子的排斥能，進而使原子整體能量最低。如所有副族元素的基態(tài)原子?！舅伎寂c討論】

課本P16（1）為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1（3）為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2而不是3d1和3d2？不滿足能量最低原理不滿足洪特規(guī)則不滿足構造原理（2）為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是

，而不是

？鐵原子的電子排布圖↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s結論：基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。違背任意一個，能量就不是最低，就不是基態(tài)。課堂練習4：若將

6C原子的電子排布式寫成1s22s22px2，它違背了(

)A．能量守恒定律 B．能量最低原理C．泡利原理 D．洪特規(guī)則D↑↓LiBeBC↑↓1s2s↑↓↑↑↓↑↓1s2s↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑2p1s2sNO↑↓↑↓1s2s↑↑↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑↑↓2pFNe↑↑↑↓↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓1s2s2p↑↑↑↓↓↓↑↓課堂練習5：第二周期元素原子的電子排布圖（即軌道表示式）課堂練習6：下列敘述正確的是(

)A.[Ar]3d64s2是基態(tài)鐵原子的電子排布B.鉻原子的電子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5C.銅原子的外圍電子排布式是3d94s2D.氮原子的電子排布圖是A

充入電子時按構造原理，而書寫時按能層次序！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)則的拓展資料)對于同一個能級，當電子排布為全充滿(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軌道全充滿小結：注意：書寫軌道表示式時，常出現的錯誤及正確書寫規(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)則的拓展資料)原子的電子排布遵循構造原理，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)先單獨占據一個軌道，而且自旋方向相同。小結：

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、電子數和電子狀態(tài)三個因素共同決定。填多少怎么填歸納：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（1）有1個未成對電子：（2）有2個未成對電子：（3）有3個未成對電子：（4）有4個未成對電子：（5）有5個未成對電子：（6）有6個未成對電子：小結：1-36號元素中，原子核外未成對電子數與價電子排布之間的關系ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Sc、Cu。ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)；ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。Ti、Ni、ⅤA族(ns2np3：N、P、As)，V、Co。Fe。MnCrns2np3、3d34s2、3d74s23d64s23d54s23d54s1歸納總結熟記第四周期未成對電子數規(guī)律

未成對電子數及其占據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