1.1 原子结构（第3课时 电子云和原子轨道 电子排布规律）-【核心素养目标】2023-2024学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2）

第一节 原子结构　 第3课时 电子云和原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 人教版选择性必修2 榆次一中 李金虎 学习目标 1. 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，能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异。 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，能写出1~36号元素基态原子的轨道表示式。 学习目标 1.通过学习原子轨道和电子云模型，建立对原子结构的模型认知，培养学生宏观辨识也微观探析的学科素养。 2. 认识基态原子中核外电子的排布规律，初步学会运用模型解决实际问题。 素养目标 情境引入 1913年，玻尔提出电子在特定轨道上运动的线性轨道模型 情境引入 1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。薛定谔对电子的运动做了适当的数学处理，得到了电子云模型。 教学过程 一、概率密度和电子云 量子力学指出，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。 1.概率密度 ρ＝ P V 公式：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P/V称为概率密度，用 ρ 表示。 小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述 氢原子1s电子的概率密度分布图 教学过程 一、概率密度和电子云 2.电子云 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 电子云图很难绘制,使用不方便，我们可以标会出电子云的轮廓图，如把将电子在原子核外空间出现的概率P ＝90% 的空间圈出来。 s电子云轮廓图 教学过程 (1)s 电子云 规律： ①任一能层的s电子的电子云形状相同，均为球形。 ②同一原子的能层越高，s电子云半径越大。 原因：电子能量越高，电子在离核更远的区域出现的概率越大，电子云越来越向更大的空间扩展。 教学过程 (2)p 电子云 规律： ①p能级的原子轨道都是哑铃形的， ②每个p能级有3个相互垂直的原子轨道，分别以px、py、pz表示。 ③在同一能层中px、py、pz的能量相同。 ④能层越高，p电子云半径越大。 教学过程 二、原子轨道 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。 原子轨道数=电子云轮廓图数 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 单轨道容纳电子数 2 2 2 2 教学过程 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 各能级所含有原子轨道数目 ns (1) np(3) nd(5) nf(7) 教学过程 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 电子云轮廓图的性质与取向 形状 取向 K 1s 1 1s 球形 L 2s 1 2s 球形 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直 M 3s 1 3s 球形 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直 3d 5 …… …… …… 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图 原子轨道数=能层序数的平方 N 4s 1 4s 球形 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 相互垂直 4d 5 …… …… …… 4f 7 …… …… …… 4 9 2 3 4 16 教学过程 三、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 （1）自旋和泡利原理 1925年，两个荷兰年轻人提出：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。 电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反 常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。 教学过程 泡利 在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反。这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理） 泡利原理 思考: 一个原子中能否存在运动状态完全相同的2个电子？ 电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定，不存在运动状态完全相同的2个电子。 教学过程 （2）电子排布的轨道表示式（电子排布图） 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式。用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并