電子云與原子軌道高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第3課時

電子云與原子軌道教學(xué)目標:

PART01PART02知道電子的運動狀態(tài)(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。通過認識原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布，辨識微觀粒子的運動狀態(tài)不同于宏觀物體的運動狀態(tài)。1926年，量子力學(xué)推翻了玻爾的氫原子模型，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(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可以算出它們的概率密度分布。一、電子云2.氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖小點不是電子本身，小點是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述。小點越密，表明概率密度越大。含義：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。

1.概率密度2.電子云:由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形

象地稱為電子云氫原子的電子云圖3.

電子云輪廓圖①含義：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。把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來。即為電子云輪廓圖

電子云輪廓圖的繪制過程將出現(xiàn)概率90%的空間圈出來你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？1、不同能級s電子的電子云形狀一致，均為球形。2、能層越高，s電子的電子云半徑越大。原因：由于電子能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，電子云越來越向更大的空間擴展相同原子的s電子的電子云輪廓圖s電子云只有一種空間伸展方向。yxzyxzyxz①p電子云輪廓圖是啞鈴形，能層序數(shù)越大，p電子云半徑越大。Pz、Py、Px的電子云②無論2p、3p還是4p…..都有3個相互垂直的電子云(3種空間伸展方向)，分別稱為Px、Py、Pz，右下標x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向。③同一能層中px、py、pz的能量相同。1.定義:量子力學(xué)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。二、原子軌道2.表示: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能級球形對稱，只有一個原子軌道p能級3個原子軌道空間運動狀態(tài)個數(shù)=原子軌道數(shù)請?zhí)顚懴卤?，并預(yù)測d、f能級中的原子軌道數(shù)量。能級spdf最多可容納電子數(shù)261014原子軌道數(shù)單軌道容納電子數(shù)13572222能層能級原子軌道數(shù)原子軌道名稱原子軌道的形狀和取向K1s11s球形——L2s12s球形——2p32px、2py、2pz啞鈴形互相垂直M3s13s球形——3p33px、3py、3pz啞鈴形互相垂直3d5………………N4s14s球形——4p34px、4py、4pz啞鈴形互相垂直4d5……………...4f7………………3.不同能層的能級、原子軌道數(shù)、原子軌道名稱以及形狀和取向原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目=n2。1.s能級和p能級的原子軌道存在哪些方面的差異？提示空間運動狀態(tài)、電子云形狀、軌道數(shù)目、最多容納電子數(shù)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(shù)越大，能量越高)。【思考與討論】3.基態(tài)原子的核外電子填充在6個軌道的元素有幾種？提示s、p能級分別有1、3個原子軌道，按照構(gòu)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?！纠?】下列有關(guān)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(nèi)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)【解析】選C。電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述，故A錯誤；s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子不只在球殼內(nèi)運動，還在球殼外運動，只是在球殼外運動概率較小，故B錯誤；離原子核越遠的電子，其能量越大，所以p原子軌道電子的平均半徑隨能層的增大而增大，故C正確；2px、2py、2pz軌道是3個不同的原子軌道，空間伸展方向不同，3個軌道上的電子的運動狀態(tài)不同，但同一能級上的原子軌道具有相同的能量，所以基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＝E(2py)＝E(2pz)，故D錯誤。C2．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(guān)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(shù)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【解析】選D。電子云輪廓圖與電子云圖不是同一個概念，而是我們常說的原子軌道圖，A項錯誤；3p2表示3p能級中容納了兩個電子，B項錯誤；s能級的電子云輪廓圖呈球形而不是圓形，C項錯誤；p能級的原子軌道圖呈啞鈴形，有px、py、pz三個伸展方向，并且互相垂直，D項正確。3．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．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C．3d3表示3d能級有3個軌道D．ns能級的原子軌道圖可表示為【解析】選D。電子云表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的機會，不代表電子的運動軌跡，故A錯誤；小黑點的疏密表示電子出現(xiàn)機會的多少，密則機會大，疏則機會小，故B錯誤；3d3表示3d能級有3個電子，故C錯誤；ns能級的電子云呈球形，所以可以用該圖表示該能級的原子軌道，故D正確。4.下列有關(guān)說法正確的是(

)A．每個能層s能級的原子軌道的形狀相同，能層序數(shù)越大，軌道半徑越大，電子能量越高B．原子核外電子云是核外電子運動后留下的痕跡C．教材中說“核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云”，這說明原子核外電子云是實際存在的D．每個能層都有p能級，p能級都有3個原子軌道【解析】選A。每個能層s能級的原子軌道的形狀相同，能層序數(shù)越大，軌道半徑越大，電子能量越高，故A正確；電子云表示的是電子在核外某處出現(xiàn)的概率，不是電子運動后留下的痕跡，故B錯誤；電子云是電子在核外運動的概率密度分布的形象化描述，實際不存在，故C錯誤；第一能層沒有p能級，故D錯誤。5．下列對核外電子運動狀態(tài)的描述正確的是(

)A．電子的運動與行星的運動相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B．能層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道C．氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道D．在同一能級上運動的電子，其運動狀態(tài)肯定不同【解析】選D。電子運動不是圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)，只是在某個區(qū)域出現(xiàn)的概率大些，故A錯誤；能層數(shù)為3時，只有3s、3p、3d軌道，故B錯誤；氫原子有多個軌道，只有一個軌道上有電子，其他軌道為空軌道，故C錯誤；同一能級上的同一軌道上最多排兩個電子，兩個電子的自旋方向不同，則其運動狀態(tài)肯定不同，所以在同一能級上運動的電子，其運動狀態(tài)肯定不同，故D正確。小結(jié)：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(shù)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。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(gòu)造原理，核外電子填充在6個軌道的元素為1s22s22p