1.1 原子结构 第3课时-2023-2024学年高二化学同步教学精品课件（人教版2019选择性必修2）

第一章 第一节 原子结构 0 第3课时：电子云与原子轨道 19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。 第一排：欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽·居里、亨得里克·洛仑兹、阿尔伯特·爱因斯坦、保罗·朗之万、Ch. E. Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森 第二排：彼得·德拜、马丁·努森、威廉·劳伦斯·布拉格、Hendrik Anthony Kramers、保罗·狄拉克、亚瑟·康普顿、路易·德布罗意、马克斯·波恩、尼尔斯·玻尔 第三排：奥古斯特·皮卡尔德、E. Henriot、保罗·埃伦费斯特、Ed. Herzen、Théophile de Donder、欧文·薛定谔、E. Verschaffelt、沃尔夫冈·泡利、沃纳·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里渊 1927年 第五届索尔维会议 量子力学的发展 量子&量子化 一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如：“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位。而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。例如：在原子中，电子的能量是可量子化的，这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。 马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克 量子力学的发展 对于原子科学家最感兴趣的是—— 原子核外的电子是如何运动的？ 原子核外的电子是如何排布的？ 1913年 电子分层排布模型 丹麦科学家 玻尔 研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型 (1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在 原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 (2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。 (3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 获得了1922年的诺贝尔物理学奖 资料在线 宏观物体的运动轨迹 电子的运动轨迹是什么样子？ 核外电子的运动 宏观物体 电子 质量 很大 速度 较慢 空间 大 轨迹 可描述 （画图或函数描述） 核外电子运动有何特点? 问题探究 很小 很快(接近光速) 极小 不可确定 德国物理学家、量子力学的创立者海森堡 1920年发表著名的海森堡测不准原理 1932年获诺贝尔物理学奖 无法同时精确测量某个电子在某一时刻的位置和速率 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。 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。 薛定谔方程 1926～1935年 现代电子云模型 1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 资料在线 2.氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。 小黑点越密，表明概率密度越大。 1.概率密度 含义：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，用ρ表示 一、电子云 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云 电子云图难绘制 电子云轮廓图 一、电子云 3.电子云 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度 分布的形象化描述。不代表电子的运动轨迹。 电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。 (1)含义： (2)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。 一、电子云 4. 电子云轮廓图的特点和规律 (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。 同一原子的s电子的电子云轮廓图