1.1.3 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

组织建设 第3课时　 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 第一章 原子结构与性质 第一节　原子结构 原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？ 1913年 玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 1926年 玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 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(ρ)分布。 一、电子云与原子轨道 1.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 称为概率密度，用ρ表示。 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。 小点越密，表明概率密度越大。 2.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。 1.含义：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。不代表电子的运动轨迹。 [微自测] 1.下列有关电子云的叙述中，正确的是（　　） A、电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率 B、电子云直观地表示了核外电子的数目 C、1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零 D、电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾 A 2. 电子云轮廓图 电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。 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。 电子云轮廓图的绘制过程 球形轮廓图 x y z 同一原子的s电子的电子云轮廓图 【思考与讨论】你能发现什么规律？ 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。 x y z y x z y x z y x z y z x pz z y x py z y x px ①p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。 Pz、Py、Px的电子云轮廓图 Pz、Py、Px的电子云 ②无论2p、3p还是4p…..都有3个相互垂直的电子云(3种空间伸展方向)，分别称为Px、Py、Pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。 ③同一能层中px、py、pz的能量相同。 d电子云轮廓图是花瓣形或双哑铃形。 有5种空间伸展方向。 f 电子云轮廓图有7种空间伸展方向。 ns原子轨道有1个 nd原子轨道有5个 np原子轨道有3个 nf 原子轨道有7个 3.原子轨道 1.含义：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。 2.表示：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。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。 不是电子具体运动轨迹 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的形状和取向 K 1s 1 1s 球形 —— L 2s 1 2s 球形 —— 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 互相垂直 M 3s 1 3s 球形 —— 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 互相垂直 3d 5 …… …… …… N 4s 1 4s 球形 —— 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 互相垂直 4d 5 …… …… …... 4f 7 …… …… …… 3.不同能层的能级、原子轨道数、原子轨道名称以及形状和取向 原子轨道数=能层数2=n2 1 4 9 16 1.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？ 提示　轨道取向、形状、数目、最多容纳电子数等不同。 2.不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓分别相同吗？能量分别相同吗？ 提示　电子云轮廓相同(s轨道均为球形，p轨道均为哑铃形)；能量不同(能层序数越大，能量越高)。 3.基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种？填充在7个轨道中的元素有几种？ 提示　s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。 [微自测] 2.下列说法正确的是（ ） A.不同的原子轨道形状一定不相同 B.p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈