1.1.2 电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理（Word教师用书）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019）

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 [学习目标] 1.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过电子云模型来描述，了解电子云和原子轨道的概念。(宏观辨识与微观探析)　2.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。(证据推理与模型认知) 　电子云与原子轨道 1．电子云 (1)电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，表明概率密度越大。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 ①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。绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来。 ②s电子的电子云轮廓图为球形，同一原子的能层越高，s电子云半径越大。 ③p电子云轮廓图是哑铃状，有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py、pz。 2．原子轨道 (1)原子轨道：量子力学把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)能级与原子轨道数目的关系 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1．电子自旋与泡利原理 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。常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 2．电子排布的轨道表示式 轨道表示式又称电子排布图，是表述电子排布的一种图式。如氢原子、氧原子的轨道表示式分别为、。其中方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道的方框相连，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)。箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。通常在方框上方或下方标记能级符号。以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义如图所示： 3．洪特规则 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，称为洪特规则。 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，这就是能量最低原理。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)同一原子中2p、3p、4p能级轨道数依次增多。(×) (2)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转。(×) (3)电子云图中小黑点密度的大小表示电子的多少。(×) (4)p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。(×) (5)3d6的电子排布图为。(×) (6)核外电子排布的表示方法中，轨道表示式最能反映电子的排布情况。(√) (1)电子在原子核外做无规则运动，没有固定轨道。 (2)电子云中的独立的小黑点没有意义，小黑点的密度才有意义，小黑点的密度大小表示电子在原子核外出现概率的大小。 电子云与原子轨道 1．电子在原子核外出现的概率有什么规律？ 答案　离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。如2s电子云比1s电子云疏散。 2．不同能层的同种能级的原子轨道是否完全相同？ 答案　不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但不完全相同。原子轨道的半径不同，能级序数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。 1．电子云图的理解 由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度快，不能同时准确测出其位置与速度，所以对于核外电子只能确定其在原子核外各处出现的概率。 (1)电子云图表示电子在核外空间出现的概率密度的相对大小。电子云图中小黑点密度越大，表示电子出现的概率密度越大。 (2)电子云图中的小黑点并不代表电子，小黑点的数目也不代表电子真实出现的次数。 (3)由氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图可知，在离原子核越近的空间电子出现的概率越大；电子云的外围形状具有不规则性。 (4)电子云图很难绘制，且不方便使用，故常使用电子云轮廓图。 2．s能级和p能级的原子轨道对比 能级 s p 轨道图形 轨道形状 球形 哑铃形 轨道数目 1 3(空间相互垂直) 最多容纳电子数 2 6 相同点 ①均以原子核为对称中心 ②原子轨道的平均半径分别随能层数增大而增大，且形状相似 注意：同一能级不同轨道的能量相等，如E(npx)＝E(npy)＝E(npz)。 【例题1】 下列说法正确的是(　　) A．电子云表示电子像云一样分布在原子核周围 B．原子轨道即电子的运动轨迹 C．s电子云为圆形，p电子云是“8”字形 D．2s电子云与1s电子云都是球形，但2s电子云的半径更大 思维导引：电子云是一种形象化的描述，而电子的运动实际上是具有不可