第1章 第1节 第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修2【名师导航】同步Word教参(人教版)

第2课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 发 展 目 标 体 系 构 建 1.了解电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 2.能从原子的微观层面理解原子的组成、结构等，能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法，并能根据电子排布的轨道表示式、结构示意图等推导出对应的原子或离子。 一、电子云与原子轨道 1．电子云 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。 2．电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。 3．原子轨道 (1)定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如，p电子云轮廓图是呈哑铃状的。 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 微点拨：原子轨道与能层序数的关系 (1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如： 同一原子的s电子的电子云轮廓图 (2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。 二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1．电子自旋与泡利原理 (1)自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 (2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。 2．电子排布的轨道表示式 (1)在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。 (2)表示方法：以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为 微点拨：通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 3．洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 (2)特例 在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 微点拨：洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 4．能量最低原理 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，使整个原子的能量最低。 微点拨：能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)2s的电子云比1s的电子云大，说明2s的电子云中的电子比1s的多 (×) (2)当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是先占满1个轨道，然后再占据其他原子轨道 (×) (3)氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子 (×) (4)6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则 (√) A．能量最低原理　　　 B．泡利原理 C．原子轨道构造原理 D．洪特规则 D　[洪特规则表明，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋平行。] 3．下列原子或离子的电子排布表示方法中，正确的是________，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利原理的是________。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 [解析]　根据核外电子排布规律知②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则。⑦中违反泡利原理。 [答案]　①⑤⑥　②④　③　⑦ 电子云与原子轨道 20世纪20年代以来，现代模型(电子云模型)认为电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，这是德国物理学家海森堡在1926年提出的著名的不确定性原理。 (1)电子云图中的小点的含义是什么？小点的密度表示什么？ 提示：小点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点密度越大，表明概率密度越大。 (2)电子在原子核外出现的概率有什么规律？ 提示：离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如