1.1.3 电子云与原子轨道--【化学优课PPT】高中化学选择性必修2同步PPT课件（人教版2019）

第一节 原子结构 第3课时 第一章 原子结构与性质 人教版 选择性必修第二册 化学优课PPT 授课教师： 电子云与原子轨道 学习目标 知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述。通过对原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。 01 能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 02 课程导入 课程导入 宏观物体 微观粒子 质量 很大 很小 速度 较慢 很快（接近光速） 位移 可测 位移、能量 不可同时测定 能量 可测 轨迹 可描述 （画图或函数描述） 不可确定 宏观、微观运动的不同 1920年，海森堡提出著名的海森堡测不准原理：无法同时精确测量某个电子在某一时刻的位置和动量。 课程导入 我们应该如何描述原子核外电子的运动状态？ 宏观物体 经典力学 微观粒子 新课讲解 量子理论的发展史 17世纪末 光的本质 微粒学说派：光是粒子流 波动学说派：光是电磁波 统一 波粒二象性 提出氢原子模型 17世纪末 量子理论的发展史 电子在线性轨道上绕核运行，然而到了1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 1913年 玻尔 量子理论的发展史 17世纪末 1913年 1924年 德布罗意 提出物质波理论 提出电子等实物微粒也具有波粒二像性，即电子既具有波动性也具有粒子性。 1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。 埃尔温·薛定谔 (Erwin Schrödinger) 核外电子的运动特点 量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。 (核外电子运动空间的不确定性与概率) 量子理论的发展史 17世纪末 1913年 1924年 1926年 量子理论的发展史 17世纪末 1913年 1924年 1927年 海森堡 提出不确定理论 电子的运动速度和空间位置无法同时准确测量。 x /4 m: 粒子的质量 ：粒子运动速度的测量误差 x：粒子位置的测量误差 ：普朗克常数 量子力学中的基本原理之一。 1926年 电子云 玻尔模型 电子云模型 电子云 什么是电子云？ 电子云 量子力学指出：电子在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。 表示电子在某处出现的概率 表示该处的体积 ρ ＝ P V 概率密度 表示概率密度 电子云 氢原子1s电子的概率密度分布图 小点越密表示概率密度越大 氢原子只有一个电子，可见这些小点不是电子本身，而是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象表述。 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因此被形象化地称作电子云。 一个小点表 示一个电子吗？ 不代表电子的运动轨迹。 电子云 电子云 特别提醒 (1)电子云图中的黑点不代表电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次。 (2)黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率的大小。 (3)离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集。 电子云轮廓图 常把电子在原子核外空间出现概率P=90% 的空间圈起来，即为电子云轮廓图。 ①绘制电子云轮廓图的目的：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。 ②绘制电子云轮廓图：把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来。 圈内空间电子出现概率=90% 电子云轮廓图 电子云 定义 电子云轮廓图 1.所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径不同。 2.同一原子的能层越高，s电子云半径越大。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逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。 3. s电子云只有一种空间伸展方向。 4.除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。 1s 2s 3s 4s 同一原子的s电子的电子云轮廓图 s电子云 电子云轮廓图 ①p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。 ②无论2p、3p还是4p…..都有3个相互垂直的电子云(3种空间伸展方向)，分别称为Px、Py、Pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。 ③同一能层中px、py、pz的能量相同。 能层序数越大，原子轨道的半径越大。 p电子云 d电子云轮廓图是花瓣形或双哑铃形。 有5种空间伸展方向。 f 电子云轮廓图有7种空间伸展方向。 电子云轮廓图 d、f电子云 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。 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。 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。 ns原子轨道 nd原子轨道有5个 np原子轨道有3个 nf 原子轨道有7个 定义