1.1.3 原子结构-【导学案】2023-2024学年高二化学精品学案（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 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 学习目标 1.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态 。 2. 了解泡利原理和洪特规则，会书写和说明1-36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式 重点：泡利原理和洪特规则在轨道表示式书写中的应用 难点：电子的运动状态和电子云轮廓图 自主学习 一、电子云与原子轨道 1、原子核外电子的运动特点 核外电子的运动特点 ①电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，带负电荷 ②相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大 ③电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108 m·s－1) ④不能同时准确地测定它的位置和速度 2、电子云 (1)氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 (2)电子云：电子在核外空间做高速运动，不能确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的 ，由于核外电子的 看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云 【微点拨】 ①电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次 ②黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小；点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大 ③离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集，如：2s电子云比1s电子云更扩散 3、电子云轮廓图 (1)定义：为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的 有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝ 的空间圈出来，即电子云轮廓图 (2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形 4、原子轨道 (1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道 (2)形状 ①s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大 ②p电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 【微点拨】 ①不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大，如： 同一原子的s电子的电子云轮廓图 ②s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同 ③原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2 二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1、电子自旋与泡利原理 (1)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 和 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 (2)泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且这两个电子自旋方向必须 ，如：2s轨道上的电子排布为，不能表示为 (3)因为每个原子轨道最多只能容纳 2个电子且自旋方向 ，所以从 、 、 、 四个方面来说明电子的运动状态是不可能有两个完全相同的电子的，任何一个原子里绝不会出现运动状态完全相同的电子，如：氟原子的电子排布可表示为1s22s22p2p2p，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，所以9个电子的运动状态互不相同 2、电子排布的轨道表示式(电子排布图) (1)概念：将每一个原子轨道用一个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子 (2)表示方法：在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示 ，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称 ，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子) 轨道表示式中各符号、数字的意义 (3)实例： ①O原子的电子排布图： ②Na原子的电子排布图： 【微点拨】 ①在电子排布图中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如：Na： 或写成： ②通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同 3、洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋 ，如：2p3的电子排布为，不能表示为或 (2)洪特规则特例 在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性 相对稳定的状态 如：24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 【微点拨】洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子