第一章 第一节 第3课时 电子云与原子轨道 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3课时 电子云与原子轨道 1 构造原理向我们揭示了核外电子在能层、能级中的排布顺序，那么原子核外电子的运动状态又是怎样的呢？ 1913年，波尔提出了氢原子的线性轨道模型，认为电子在线性轨道上绕核运行。 然而到了1926年，线性轨道模型被量子力学推翻。 2 物理中的经典力学告诉我们：一个运动着的宏观物体的速率和它所处的位置是能够同时准确地测定的，即人们能追踪宏观物体的运动轨迹。 但是，对于质量非常小、运动极快的微观粒子(如电子)而言，人们却不能同时准确的测定它的位置和速率(即测不准原理)。 经典力学只适用于宏观物体而不适用于微观粒子，而量子力学能阐述微观粒子的运动规律。 那么，电子的真实运动状态是怎样的？ 3 PART 01 电子云与原子轨道 4 01 电子云与原子轨道 一、核外电子的运动特点 1.概率密度 ——不确定性、概率 量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在波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。 薛定谔 电子在某处出现的概率为P，该处的体积为V，则P/V称为概率密度，用ρ表示，即： ρ=P/V 5 01 电子云与原子轨道 一、核外电子的运动特点 2.概率密度的形象表示 ——不确定性、概率 右图是氢原子1s能级电子概率密度的形象表示，即概率密度分布图。 图中的小点是什么呢？是电子吗？ 小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大。 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。 6 01 电子云与原子轨道 二、电子云 1.定义 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。 注意：电子云中的小点不代表电子，也不代表电子实际出现的次数。 电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。 将出现概率90%的空间圈出 1s能级的电子云轮廓图 7 01 电子云与原子轨道 二、电子云 2.各能级的电子云形状 ①s能级 以下为相同原子的s电子的电子云轮廓图，能发现什么规律？ ⅰ.不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。 ⅱ.能层越高，s电子的电子云半径越大。 为什么？ 能层越高，电子的能量越大，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。 8 01 电子云与原子轨道 二、电子云 2.各能级的电子云形状 ②p能级 p能级的电子云轮廓图与s能级的相同吗？ ⅰ.p电子云轮廓图是哑铃状的。 ⅱ.每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为 px、py和 pz。 ⅲ.能层越高，p能级电子云半径越大。 9 01 电子云与原子轨道 二、电子云 2.各能级的电子云形状 ③d能级 ——五个电子云 10 01 电子云与原子轨道 二、电子云 2.各能级的电子云形状 ④f能级 ——七个电子云 11 01 电子云与原子轨道 二、电子云 2.各能级的电子云形状 各能级的电子云都是核外电子空间运动状态的形象描述，即各能级有多少个电子云，该能级的电子就有多少种空间运动状态。 能级 电子云个数 电子云形状 电子空间运动状态 s 1 球形 1种 p 3 哑铃形 3种 d 5 复杂 5种 f 7 复杂 7种 12 01 电子云与原子轨道 三、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。 因此，常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状与取向。 也就是说，某个能级上有几个电子云，电子就有几种空间运动状态，该能级就有几个原子轨道。 1.定义 电子云个数=电子空间运动状态的种数=有电子占据的轨道数 13 01 电子云与原子轨道 三、原子轨道 不同能层的能级、原子轨道 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道形状 K L M N 1s 1 1 1s 球形 2s 1 4 2s 球形 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形（相互垂直） 3s 1 9 3s 球形 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形（相互垂直） 3d 5 —— —— 4s 1 16 4s 球形 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形（相互垂直） 4d 5 —— —— 4f 7 —— —— 每个能层最多容纳的电子数为2n2，n2即为该能层的轨道数，也就是说，每个原子轨道最多容纳两个电子。 14 01 电子云与原子轨道 三、原子轨道 2.简并轨道 同一能级中的多条原子轨道，其能量是相同的，称为简并轨道。 如3p能级的三条轨道3px、3py、3pz的能量相同，它们就属于简并轨道。 15 01 电子云与原子轨道 三、原子轨道 例1.下列对核外电子运动状态的描述正确的是（