1.1.3电子云与原子轨道（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（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 原子轨道 1 学习目标 1. 知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。 2. 通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。 3. 结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原则建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。 2 新课导入 回忆原子结构理论的发展 尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 新课导入 回忆原子结构理论的发展 薛定谔 1926年薛定谔提出：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。量子力学推翻了玻尔的线性轨道模型。 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，可以算出它们的概率密度分布。 新课探究 任务1 电子在核外的空间分布 1.概率密度 氢原子1s电子的概率密度分布图 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 新课探究 任务1 电子在核外的空间分布 2.电子云 科学家使用量子显微镜拍摄到的第一张氢原子,电子云清晰 最高分辨率显微镜 可见单个氢原子 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。 新课探究 任务1 电子在核外的空间分布 氢原子1s电子的概率密度分布图 电子出现的概率密度大 电子出现的概率密度小 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分布的形象化描述。 2.电子云 注意： (1)小黑点表示电子在原子核外出现的概率密度。 (2)小点越密，表明概率密度越大。 (3)电子云图很难绘制,使用不方便,故常使用电子云轮廓图。 新课探究 3.电子云轮廓图 任务1 电子在核外的空间分布 1s电子的电子云轮廓图绘制过程 将电子在原子核外空间出现的概率P＝90% 的空间圈出来，绘制电子云的轮廓图，便可描绘电子云的形状。 新课探究 3.电子云轮廓图 任务1 电子在核外的空间分布 问题1：观察相同原子的s电子的电子云轮廓图，总结规律 (1)能层越高，s电子的电子云半径越大。 (2)不同能层s电子的电子云形状相同，均为球形。 新课探究 3.电子云轮廓图 任务1 电子在核外的空间分布 问题2：为什么能层越高，s电子的电子云半径越大？ 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增大，电子云越来越向更大的空间扩展。 新课探究 3.电子云轮廓图 任务1 电子在核外的空间分布 问题3：电子云轮廓图都是球形吗？ 问题4：p电子云有什么特点？ p电子的电子云形状相同，均为哑铃形； 且px、py、pz 的电子云互相垂直。 新课探究 任务2 原子核外电子的空间运动状态 4.原子轨道 (1)定义：量子力学把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，即电子云轮廓图可以看作为原子轨道。 新课探究 任务2 原子核外电子的空间运动状态 (2)形状 4.原子轨道 ①s能级的原子轨道只有1个，呈球形，在空间只有一个伸展方向。 ②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如 p电子云轮廓图呈哑铃状，在空间有三个伸展方向。 新课探究 思维拓展1 微观粒子可视化1： 1s~2p原子轨道 新课探究 思维拓展1 微观粒子可视化2： 1s~2p原子轨道叠加 新课探究 任务2 原子核外电子的空间运动状态 问题5：根据所学知识填写下表，并预测d、f能级中的原子轨道数量。 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 每个轨道容纳电子数 1 2 3 2 5 7 2 2 新课探究 思维拓展2 d能级的原子轨道形状——花瓣形 新课探究 思维拓展2 f能级的原子轨道形状 新课探究 任务2 原子核外电子的空间运动状态 问题6：请根据下表整理不同能层、能级和原子轨道之间的关系 能层 能级 原子 轨道数 原子轨道符号 原子轨道的形状和取向 形状 取向 K 1s L 2s 2p M 3s 3p 3d N 4s 4p 4d 4f 1 1 3 1 3 5 1s 2s 2px、2py、2pz 3s 3px、3py、3pz 4s 4px、4py、4pz ······ ······ ······ ······ ······ 球形 哑铃形 相互垂直 球形 球形 哑铃形 ······ 球形 哑铃形 相互垂直 相互垂直 ······ ······ ······ 1357 新课探究 问题7：结合表格总结能级与原子轨道数目的关系、原子轨道数与能层序数(n)的关系。 任务2 原子核外电子的空间运动状态 ①能级与原子轨道数目的关系 ②原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道为n2个 新课探究 任务2 原子核外电子的空间运动状态 问题7：结合表格分析原子轨道中的能量关系。 ①相同能层上原子轨道能量高低： E ( ns )< E ( np )< E ( nd )< E ( nf )... ②不同能层，同一类能级能量高低： E (1s)< E (2s)< E (3s)< E (4s)… ③同一能层同一能级原子轨道的能量相同，如2px、2py、2pz;轨道的能量相同 课堂训练 (1)在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。 (　　) (2)同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂直。(　　) (3)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。(　　) (4)p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。 (　　) 1、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) √ √ × × 课堂训练 2、如图是s能级和p能级的原子轨道图,下列说法正确的是(　　) A.s能级和p能级的原子轨道形状相同 B.每个p能级都有6个原子轨道 C.s能级的原子轨道半径与能层序数有关 D.钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 C　　 课堂总结 电子在核外的空间分布——电子云 电子云轮廓图 原子轨道 1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是哑铃形的 2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大； 3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同 4. s能级只有一个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。 特点 THANKS 演示完毕 感谢聆听 25 $$