1.1.3 电子云和原子轨道，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

第一章 原子结构与性质 第一节　原子结构 第三课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1、知道泡利原理和洪特规则，能书写1〜36号元素的基态原子的轨道表示式。 2、理解能量最低原理，知道基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理，能解释一些元素的基态原子的核外电子排布不遵循构造原理的原因。 学习目标 目标二 电子云与原子轨道 原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？ 宏观物体的运动 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。 微观电子的运动 电子质量很小，运动速度很大(接近光速)；无确定的运动轨道；不可能同时准确地测定电子在某一瞬间所处的位置和速度。但可以用统计的方法讨论电子在核外空间某处出现的概率大小。 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。 线性轨道 1922年诺贝尔物理学奖获得者 然而，1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 氢原子模型 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) 薛定谔方程 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） ρ = P：电子在某处出现的概率 V：该处的体积 将电子在原子核外空间出现的概率P＝90% 的空间圈出来，绘制电子云的轮廓图，便可描绘电子云的形状。 氢原子的1s电子云轮廓绘制过程 x y z 一、电子云 电子云轮廓图 电子云图难绘制 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 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。能量相同的轨道称为简并轨道 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： 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 能层 能级 原子轨道数 单轨道最多容纳电子数 原子轨道名称 形状 K L M N 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 1 1 1 1 1s 2s 3s 4s 球形 球形 球形 球形 3 3 3 2px、2py、2pz 3px、3py、3pz 4px、4py、4pz 哑铃形(相互垂直) 哑铃形(相互垂直) 哑铃形(相互垂直) 5 5 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 明辨是非 (1)p能级的能量一定比s能级的能量高( ) (2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( ) (3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( ) (4)2px、2py、2pz的能量相等( ) (5)1s电子云示意图中一个小点表示一个自由运动的电子( ) (6)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( ) (7)p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形( ) × × × √ × × × 现代原子结构模型 + 原子轨道 能级 s p d f 原子轨道数 1 3 5 7 1s 2s 3s 4s 5s 2p 3p 4p 5p 3d 4d 5d 4f 5f 5g 每个原