1.1.3 电子云与原子轨道，泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构 第3课时　 电子云与原子轨道，泡利原理、洪特规则、能量最低原理 选择性必修二 第一章 原子结构与性质 1.知道电子的运动状态(空间分布及能量),可以通过原子轨道和电子云模型来描述。 2.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则等。 3.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。 学习目标 1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。 原子核外的电子运动状态是怎么样呢？ 思考交流 α粒子散射实验 1913年，丹麦科学家玻尔在卢瑟福模型的基础上，他提出了氢原子模型，电子在线性轨道上运行，解决了原子结构的稳定性问题，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。氢原子结构理论成功的阐述了原子的稳定性，氢原子光谱的产生和不连续性。 氢原子光谱与氢原子能级 原子核外的电子运动状态是怎么样呢？ 思考交流 1926年，量子力学推翻了玻尔的氢原子模型，指出一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布——电子云。 原子核外的电子运动状态是怎么样呢？ 思考交流 知识点一 电子云与原子轨道 1、电子云 （1）概率密度 用P表示电子在某处出现的概率,V表示该处的体积,则称为概率密度（即某处单位体积内电子出现的概率）,用ρ表示。 图1-7 氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 思考：图1-7 中的小点是什么呢？是电子吗？ 小点不是电子本身，是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，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。 知识点一 电子云与原子轨道 1、电子云 （2）电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的 .的形象化描述。 概率密度分布 （3）电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状,对核外电子的 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= 的空间圈出来。 空间运动状态 90% x y z 相同原子的s电子的电子云轮廓图 你能发现什么规律？ 1、不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。 2、能层越高，s电子的电子云半径越大。 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，电子云越来越向更大的空间扩展 思考交流 ①S电子云轮廓图 ②P电子云轮廓图 3、P电子云的平均半径随n增大而增大。 1、P能级的电子云轮廓图是哑铃状的，每个P能级有3个相互垂直的不同取向的电子云，分别以Px、Py、Pz表示。 2、在同一能层中Px、Py、Pz的能量相同。 知识点一 电子云与原子轨道 2、原子轨道 量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道。常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。 （1）定义 各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。 s能级的1个原子轨道 P能级的3个相互垂直的原子轨道 请填写下表，并预测d、f能级中的原子轨道数量。 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 单轨道容纳电子数 1 3 5 7 2 2 2 2 思考交流 整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并分析规律。 能层 能级 原子 轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 形状 取向 K 1s —— L 2s —— 2p M 3s —— 3p 3d —— —— —— 1 1s 球形 —— 1 2s 球形 —— 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直 1 3s 球形 —— 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直 5 —— —— —— 归纳总结 ②不同能层的同种能级的原子轨道形状 ，只是半径 。能层序数n越大，原子轨道的半径 ，能量越高。 ④原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道为 个。 n2 相同 不同 越大 ③p能级有 个原子轨道，它们互相垂直。在同一能层中px、py、pz的能量 ，取向不同。 同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道 3 相同 ①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 （2）不同能层的能级的原子轨道 1、为什么每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？ 氢原子光谱