1.1.3原子结构 课件-2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构 第4课时 第一章 原子结构与性质 1 新课导入 原子核外电子的运动状态是怎样的呢？ 一(K) 二(L) 三(M) 四(N) 原子核 电子层 原子结构模型示意图 1913年，玻尔提出玻尔提出氢原子模型，电子在特定轨道上绕核运行运动的线性轨道模型 1922年诺贝尔物理学奖获得者 科学史话 科学史话 1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。薛定谔对电子的运动做了适当的数学处理，得到了电子云模型。 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能出现。 5 张照片 叠印 100 张照片叠印 1000 张照片叠印 氢原子的五次瞬间照相 研究核外电子运动， 选什么原子研究? 概率密度 = （P:电子在某处出现的概率，V:该处的体积） 图1-7 氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 小点不是电子，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，不代表电子的运动轨迹，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”。 一、电子云 1、电子云 概念(课本上圈画) 不代表电子的运动轨迹 电子云图很难绘制，使用不方便 把电子出现概率90%空间圈出来 电子云轮廓图 2、电子云轮廓图 3、s 电子云 规律： ①任一能层的s电子的电子云形状相同，均为球形 ②同一原子的能层越高，s电子云半径越大。 原因：电子能量越高，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。 规律：①p能级的电子云都是哑铃形的， ②每个p能级有3个相互垂直的电子云，分别以px、py、pz表示。 ③在同一能层中px、py、pz的能量相同。 ④能层越高，p电子云半径越大。 4、p 电子云 二、原子轨道 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。一种轨道代表一种空间运动状态。 s能级原子轨道有1个 p能级原子轨道有3个 d能级原子轨道有5个 f能级原子轨道有7个 能层 能级 原子 轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 形状 取向 K 1s L 2s 2p M 3s 3p 3d ...... ...... ...... 1 1s 球形 1 2s 球形 3 2px、2py、2pz 哑铃形 1 3s 球形 3 3px、3py、3pz 哑铃形 5 相互垂直 相互垂直 1 4 9 规律:能层序数(n) 能级个数：n 轨道个数：n2 电子数：2n2 对点训练 如图是s能级和P能级的原子轨道示意图，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能级的原子轨道的半径与电子层序数有关 D、Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动 C 1. s原子轨道是——————的，p原子轨道是———————的； 2. 能层序数n越大，原子轨道的——————越大； 3..s能级有——个原子轨道；p能级有——个原子轨道，互相垂直，可分别以————————表示，能量————。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。 球形 半径 哑铃形 1 3 px、py、pz 相等 4..原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝_______。 n2 课堂小结 1. 图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是（ ） A.图1中的每个小点表示1个电子 B.图2表示1s电子只能在球体内出现 C.图2表明1s轨道呈球形，有无数条对称轴 D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置 课堂小结 C √ 2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是（ ） A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加 B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动 C.电子云是笼罩在原子核外的云雾 D.电子云轮廓图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小 课堂小结 D 3. 3px所代表的含义是（ ） A、px轨道上有3个电子 B、第三电子层px轨道有3个伸展方向 C、px电子云有3个伸展方向 D、第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道 D 课堂小结 4. 元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题： (1)电子排布式中的n＝___；原子中能量最高的是____电子，其电子云在空间有___________________方向，原子轨道呈_____形。 (2)元素X的名称是____。 2 2p 三种互相垂直的伸展 哑铃 氮 课堂小结 能级符号 ns np nd nf 最多可容纳的电子数 原子轨道数目 单轨道容纳电子数 2 6 10 14 1 3 5 7 2 2 2 每个原子轨道中最多可容纳两个电子，也就意味着它们的空间运动状态是相同的，那么这两个电子的运动状态是否相同? 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 2 原子轨道 电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。 (1)电子自旋的取向： 顺时针和逆时针两种取向（简称自旋相反） (2)符号表示： ↑ 和 ↓ 表示自旋相反的电子 电子自旋 三、核外电子排布遵循的三大原则 1 泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 ，这个原理被称为泡利原理（泡利不相容原理）。 2 相反 同一个原子中不能有两个或两个以上的电子处于完全相同的运动状态。 电子的运动状态 空间运动状态（原子轨道） 电子自旋 同一个原子中不能有两个或两个以上的电子处于完全相同的运动状态。 在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 5 8 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Na (1)概念 轨道表示式（电子排布图）是表述电子排布的一种图式 用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。 (2)表示方法 原子轨道表示式 O 在氧原子中，有 个电子对，有 个单电子。 在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 3 2 5 8 轨道数 电子数 原子轨道表示式 请写出Li、Be、B的轨道表示式。 ↑↓ Li Be B ↑↓ 1s 2s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ 1s 2s ↑ 2p 1s 2s 对点训练 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 (能量相同的原子轨道) （自旋方向相同） （洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，并不适用电子填入能量不同的轨道） × × 2p3的电子排布图 √ 2 洪特规则 1. 下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？ 2. 下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？ A B √ C B 违反了泡利原理 A √ 违反了洪特规则 根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。 洪特规则，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 思考与讨论 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 试写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。 Fe3+ Cl- ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d [Ar]3d5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p [Ne]3s23p6 洪特规则 多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。 核电荷数 电子数 电子状态 共同决定 整个原子的能量 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理 3 能量最低原理 写出 24Cr 29Cu 电子排布式 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 能量最低： 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f14 半充满:p3、d5、f7 全空:p0、d0、f0 能量最低：全空、半充满、全充满时相对稳定 1.为什么基态氦原子的电子排布式时1s2而不是1s12s1？ 2.为什么基态氮原子的轨道表达式是 ，而不是 ？ 3.为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？ 要满足能量最低原理 要满足洪特规则 要满足构造原理 思考与讨论 价电子 排布式 意义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式 实例 轨道表示式（电子排布图） 意义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 核外电子排布常见方法——归纳总结 Al：3s23p1 Al 1s 2s 2p 3s 3p 课堂小结 能量的量子化 能层 能级 原子轨道 电子自旋 原子结构示意图 构造原理 电子排布式 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 轨道表示式 洪特规则特例 课堂检测 1、下列电子排布式或轨道表示式正确的是（ ） A、C的轨道表示式： B、Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C、N的轨道表示式： D、Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 D 课堂检测 2.下列叙述正确的是(　　) A.[Ar]3d64s2是基态铁原子的电子排布 B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5 C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2 D.氮原子的电子排布图是 A　　　 本课已结束，记得复习及完成课后作业哦~ EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$