【化学】电子云与原子轨道 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

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1、第一章 原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构第第3 3课时课时 电子云与原子轨道、电子云与原子轨道、泡利原理泡利原理 洪特规则洪特规则 能量最低原理能量最低原理知识回顾不同能级中最多可容纳的电子数分别是多少？能级spdf最多可容纳电子数261014思考：不同能级中最多可容纳的电子数为什么不同？一、电子云与原子轨道运动特点宏观物体核外电子质量很大很小位置可测不能同时测定速度可测轨迹可以描述不能准确描述1、电子运动的特点1、电子运动的特点量量子子力力学学指指出出，一一定定空空间间运运动动状状态态的的电电子子并并不不在在玻玻尔尔假假定定的的线线性性轨轨道道上上运运行行，而而在在核核外外空空间

2、间各各处处都都可可能能出出现现，但但出出现现的的概概率率不不同同，可可以以算算出出它它们的们的概率密度分布概率密度分布。图1-7思考：图思考：图1-7中小点的含义是什么？中小点的含义是什么？小点是小点是1s电子在原子核外出现的电子在原子核外出现的概率密度概率密度的形象描述的形象描述。小点越密，表明概率密度越大小点越密，表明概率密度越大。2、电子云与电子云轮廓图电子云是是处处于一定空于一定空间间运运动动状状态态的的电电子在原子核外空子在原子核外空间间的的概率概率密度密度分布分布的形象化描述。的形象化描述。电子云轮廓图是是表表示示电电子子云云轮轮廓廓的的形形状状，对对核核外外电电子子的的空空间间运

3、运动动状状态态有一个形象化的简便描述。有一个形象化的简便描述。将电子出现概率P=90%的空间圈出来s电子云呈球形思考与讨论思考与讨论：（1 1）相同原子的相同原子的s s电子的电子云轮廓图，你能发现什么规律？电子的电子云轮廓图，你能发现什么规律？1、任一能层的s电子的电子云轮廓图均为球形。2、同一原子的能层越高，s电子云半径越大。原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，电子云越来越向更大的空间扩展。电子云越来越向更大的空间扩展。（2）p电电子云子云轮廓廓图是是哑铃哑铃状状的，有的，有3个互向垂直个互向垂直的

4、的电电子云子云，分分别别称称为为px、py、pz。右下右下标x、y、z分分别是是p电子云在直角坐子云在直角坐标系里的取向。系里的取向。同一能层中px、py、pz的能量相同3、原子轨道（1）定义定义：量子力学把电子在原子核外的量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态一种空间运动状态称为称为一个原子一个原子轨道轨道。各能级的一个伸展方向的。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图电子云轮廓图即表示一个原子轨道。即表示一个原子轨道。思考：分析教材P14表1-2，总结各能级、各能层所含原子轨道的数目。能级符号能级符号nsnpndnf轨道数目轨道数目1357原子轨道数与能层序数原子轨道数与能层序数(n)的关

5、系：的关系：各各能层能层含有的含有的原子轨道原子轨道数数为为n2个。个。1、如图是如图是s能级和能级和P能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是()As能级和能级和p能级的原子轨道形状相同能级的原子轨道形状相同B每个每个p能级都有能级都有6个原子轨道个原子轨道Cs能级的原子轨道的半径与电子层序数有关能级的原子轨道的半径与电子层序数有关DNa原子的电子在原子的电子在11个原子轨道上高速运动个原子轨道上高速运动C2、下列轨道含有3个原子轨道的是()A、1s B、2p C、3d D、4f 3、d能级中最多容纳电子数为()A、2 B、10 C、14 D、18BBns

6、、np、nd、nf能级最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7的2倍。能级中的原子轨道数二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1、电子自旋定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋自旋。自旋是微观粒子的内在属性。自旋是微观粒子的内在属性。表示方法：表示方法：电子自旋在空间有电子自旋在空间有顺时针顺时针和和逆时针逆时针两种取向，简称两种取向，简称自旋相反自旋相反。常用上下箭头常用上下箭头“”和和“”表示自旋相反的电子。表示自旋相反的电子。提醒：提醒：能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子

7、的运动状态运动状态。2、泡利原理在一个原子轨道里，在一个原子轨道里，最多只能容纳最多只能容纳2个电子个电子，而且，而且自旋方向相反自旋方向相反，这，这个原理称为个原理称为泡利原理，也称为泡利不相容原理。泡利原理，也称为泡利不相容原理。因此在因此在一个原子中不可能存在运动状态完全相同的一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2 2个电子个电子。l表表示示方方法法：用用方方框框（也也可可用用圆圆圈圈）表表示示原原子子轨轨道道，能能量量相相同同的的原原子子轨道（轨道（简并轨道简并轨道）的方框相连；）的方框相连；用用箭箭头头表表示示一一种种自自旋旋状状态态的的电电子子,“”,“”称称电电子子对对,“”,

8、“”或或“”“”称称单单电电子子(或或称称未未成成对对电电子子)。箭箭头头同同向向的的单单电电子子称称为为自自旋旋平平行行，没有电子的轨道称为空轨道没有电子的轨道称为空轨道。通通常常应应在在方方框框下下方方或或上上方方标标记记能能级级符符号号。有有时时画画出出的的能能级级上上下下错错落落，以表达能量高低不同。以表达能量高低不同。3、电子排布的轨道表示式l定义：定义：轨道表示式轨道表示式（又称（又称电子排布图电子排布图）是表述电子排布的一种图式。）是表述电子排布的一种图式。思考：试着写出氧的基态原子的轨道表示式。思考：试着写出氧的基态原子的轨道表示式。4、洪特规则基态原子中，填入基态原子中，填入

9、简并轨道简并轨道的电子总是先的电子总是先单独分占单独分占且且自旋平行自旋平行，称为称为洪特规则洪特规则。如：如：2p4的电子排布为：的电子排布为：不能写为：不能写为：或或洪特规则不仅适用于洪特规则不仅适用于基态原子基态原子，也适用于，也适用于基态离子基态离子提醒：提醒：洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。能量不同的轨道。思考：思考：写出写出24号铬、号铬、29号铜元素的电子排布式和价电子轨道表示式。号铜元素的电子排布式和价电子轨道表示式。24号铬：号铬：1s22s22p63s23p63d54s129号铜

10、号铜:1s22s22p63s23p63d104s1洪特规则特例：在在同同一一能能级级的的简简并并轨轨道道上上，当当电电子子排排布布为为全全充充满满、半半充充满满或或全空全空时时，体系的能量体系的能量较较低，原子低，原子较稳较稳定定。相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）不符合构造原理5、能量最低原理在构建基态原子时，电子将尽可能地占据在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道能量最低的原子轨道，使使整个整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。原子的能量最低，这就是能量最低原理。整个原子的

11、能量整个原子的能量由核电荷数由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。、电子数和电子状态三个因素共同决定。基态原子基态原子的核外电子排布遵循三大原则：的核外电子排布遵循三大原则：泡利原理、洪特规则和能量最低原理。泡利原理、洪特规则和能量最低原理。4、下列是基态、下列是基态N原子的电子轨道表示式的是原子的电子轨道表示式的是 （）A、B、C、D、C5、以下是一些原子的、以下是一些原子的2p能级和能级和3d能级中电子排布的情况。其中违反了能级中电子排布的情况。其中违反了洪特规则的是洪特规则的是()A.B.C.D.C小结1、s轨道是轨道是球形球形，同一原子的能层序数，同一原子的能层序数n越大，原子

12、轨道的半径越大。越大，原子轨道的半径越大。2、p轨道是轨道是哑铃形哑铃形，p能级有能级有3个互相垂直且能量相同的原子轨道。个互相垂直且能量相同的原子轨道。3、各能级的原子轨道数：、各能级的原子轨道数：一、电子云与原子轨道（1）能量最低原理）能量最低原理（2）泡利原理）泡利原理（3）洪特规则）洪特规则二、核外电子排布遵循的原理能级符号能级符号nsnpndnf轨道数目轨道数目1357表示方法表示方法原子结构示意图原子结构示意图电子式电子式电子排布式电子排布式简化电子排布式简化电子排布式价电子排布式价电子排布式电子排布图（轨道表示式）电子排布图（轨道表示式）价电子排布图价电子排布图 以硫以硫(S)(

13、S)为举例为举例S S：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4Ne3sNe3s2 23p3p4 43s3s2 23p3p4 4基态原子核外电子排布的表示方法（七图式）随堂训练随堂训练1 1、下列关于下列关于基态基态硅原子的核外电子排布表示方法中硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是错误的是()A.1sA.1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p2 2 B.Ne3sB.Ne3s2 23p3p2 2C.C.D.D.C2 2、下列有关碳原子的电子排布图中下列有关碳原子的电子排布图中，能量最低的是能量最低的是()A.A.B.B.C.C.D.D.D3

14、、下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是()A、s轨道呈球形，随电子层数的增加，轨道呈球形，随电子层数的增加，s轨道数也增加轨道数也增加B、p轨道呈哑铃形，轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做轨道电子绕核做“”形运动形运动C、电子云是笼罩在原子核外的云雾电子云是笼罩在原子核外的云雾D、电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小D4、下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A、不同的原子轨道形状一定不相同不同的原子轨道形状一定不相同B、p轨道呈哑铃形，因此轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形C、2p能级有能级有3个个p轨道轨道D、氢原子的电子运动轨迹呈球形氢原子的电子运动轨迹呈球形C5、21全国甲卷Si的价电子层的电子排布式为 。3s23p221广东卷广东卷基态硫原子价电子排布式为基态硫原子价电子排布式为。3s23p4 21山东卷基态F原子核外电子的运动状态有 种。9 21湖南卷基态硅原子最外层的电子排布图为 。