1.1.3 电子云与原子轨道课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 原子结构 第三课时 电子云与原子轨道 原子 光谱 能量 量子化 能级 能层 原子结构示意图 构造原理 简化电子排布式 电子排布式 价层电子排布式 Na 1s22s22p63s1 [Ne]3s1 3s1 知识回顾 新的问题 能级s、p、d、f最多容纳电子数为1、3、5、7的2倍。 1、3、5、7分别是什么？ 2是为什么？ 为什么不同能级最多可容纳电子数不同？ 原子核外电子的运动状态是怎样的呢？ 核外电子真的是在能层中绕核做圆周运动吗？ 核外电子的运动特点 运动特点 宏观物体 核外电子 质量 速度 位置 轨迹 宏观物体与微观物体（核外电子）的运动有什么区别? 很大 可测 可测 可以描述 很小 不能同时准确测量 不能准确描述 1920年，海森堡提出著名的海森堡不确定性原理：无法同时精确测量某微观粒子在某一时刻的位置和动量。 核外电子的运动特点 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 1922年诺贝尔物理学奖获得者 氢原子模型 1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 波尔模型的推翻 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。 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能出现，只是出现的概率不同。 薛定谔 （1933年诺贝尔物理学奖获得者） 核外电子的运动特点 (核外电子运动空间的不确定性与概率) 氢原子1s电子的概率密度分布图 【思考】图中的小点是什么呢？是电子吗？ 小点是对1s电子在原子核外出现的概率密度(ρ)的形象描述 小点越密，表明概率密度越大 一、电子云 ——核外电子的概率密度分布（看起来像一片云雾） 电子云 ρ = P：电子在某处出现的概率 V：该处的体积 电子云轮廓图 x y z 电子云图难绘制 电子云轮廓图 将出现概率P= 90%的空间圈出来 氢原子的1s电子云轮廓绘制过程 体验活动 每位同学准备一张正方形的便签纸，中央画上一个硬币大小的圆圈，用笔在圈内随意点上90个点尽量把圆填满，再在圈外周边随机点上10个点。 电子云轮廓图 【思考与讨论】对比1s、2s、3s、4s的电子云轮廓图有何异同？你能解释这样的规律吗？ 1s 2s 3s 4s 同一原子的s电子的电子云轮廓图 规律：①不同能层s电子的电子云轮廓图形状一致，均为球形（无方向性） ②能层越高，s电子的电子云轮廓图半径越大 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 电子云轮廓图 (2)P电子云轮廓形状 ——哑铃形 px、py、pz的电子云轮廓图 注意： ①p电子云轮廓图是哑铃形的，每个p能级有3个相互垂直的电子云，分别以px、py、pz表示，右下角标x、y、z分别是P电子云在直角坐标系的取向。 ②在同一能层中px、py、pz的能量相同。 ③ p电子轮廓图的平均半径随能层的增大而增大。 原子轨道 二、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。 s能级的原子轨道有1个 p能级的原子轨道有3个 原子轨道 （高中仅需掌握s和p电子云轮廓图） d能级原子轨道有5个 f能级原子轨道有7个 问题解决 能级s、p、d、f最多容纳电子数为1、3、5、7的2倍。 1、3、5、7分别是不同能级对应的原子轨道数 2是每个轨道最多容纳的电子数 同学们，你能回答这个问题了吗？ 能级 s p d f 最多可容纳电子数 原子轨道数 每个轨道容纳电子数 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 1 3 5 7 每个轨道容纳电子数 2 2 2 2 能层 能级 原子轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图形状 轨道总数 最多填充电子数 1 2 3 —— —— 请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。 【小结】 原子轨道 能层 能级 原子轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图形状 轨道总数 最多填充电子数 1 1s 1 1s 球形 1 2 2 2s 1 2s 球形 4 8 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 3 3s 1 3s 球形 9 18 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 3d 5 —— —— 原子轨道 【思考】结合原子轨道总数和能层序数，你得出了什么结论？ 原子轨道总数=能层序数的平方 （1）电子的运动与行星相似，围绕原子核