1.1.3电子云与原子轨道 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构　 第3课时 电子云和原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 人教版选择性必修2 情境引入 1913年，玻尔提出电子在特定轨道上运动的线性轨道模型。然而，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。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。 氢原子1s电子的概率密度分布图 学习目标 知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 电子云与原子轨道 重难点 阅读课本12-16页，思考一下问题。 1.什么是概率密度？电子云？ 电子云图中的小点的含义是什么？小点的密度表示什么？ 电子云有哪些形状？ 2.什么是原子轨道？各能级各含有多少个原子轨道？其形状是？ 一、概率密度和电子云 （1）核外电子运动特点： 质量小(只有9.11×10-31 kg)，运动空间小（相对于宏观物体而言），运动速率大(近光速)；无确定的轨道，无法描述其运动轨迹；无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少(概率)。 (2) 概率密度 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分布 ρ＝ P V 公式：概率密度 ＝ 1. 概率密度 氢原子1s电子的概率密度分布图 小点：1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述； 小点越密,概率密度越大。 2.电子云 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 电子云图很难绘制,使用不方便，我们常使用电子云轮廓图。绘制电子云轮廓图的目的是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。 s电子云轮廓图的绘制过程 (1)电子云：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。 绘制方法：把电子在原子核外空间出现概率P ＝90% 的空间圈出来。 (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。 ③s电子云只有一种空间伸展方向. 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。 x y z 问题1：观察相同原子的s电子的电子云轮廓图，总结规律 问题2：为什么能层越高，s电子的电子云半径越大？ (3)p 电子云 规律： ①p电子的电子云形状相同，均为哑铃形； ②每个p能级有3个相互垂直的电子云(即3种空间伸展方向)，分别以px、py、pz表示，右下角标x、y、z分别是P电子云在直角坐标系的取向。 问题：观察相同原子的p电子的电子云轮廓图，总结规律 2py电子的电子云 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。 二、原子轨道 1. 定义：电子在原子核外的一种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 s电子的原子轨道只有1个，呈球形 p能级有3个原子轨道， 方向上：互相垂直，分别以px、py、pz表示； 能量上：相等 空间运动状态种数 = 原子轨道数 d能级有5种空间伸展方向，故 d能级原子轨道有5个，呈花瓣形。 f能级有7种空间伸展方向，故 f能级原子轨道有7个 能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 电子云轮廓图的性质与取向 形状 取向 K 1s 1 1s 球形 L 2s 1 2s 球形 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直 M 3s 1 3s 球形 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直 3d 5 …… …… …… 3.不同能层的能级、原子轨道数、原子轨道数名称以及形状和取向 ②各能层最多原子轨道数=能层序数的平方 N 4s 1 4s 球形 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 相互垂直 4d 5 …… …… …… 4f 7 …… …… …… 4 9 2 3 4 16 ①各能层：能层序数=能级个数 ③各能层最多容纳电子数：2n2 ④同一能级中px、py、pz轨道的能量相同，称为简并轨道。 ⑤不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大 (1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转(　　) (2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子(　　) (3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(　　) (4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等(　　) (5)p能级的能量一定比s能级的能量高( ) (6)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( ) (7)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道( ) (8)第三电子层含有的轨道数为8( ) (9)O原子核外电子含有的轨道数为5( ) (10)C原子核外电子含有的轨道数为4, 有4种空间运动状态 。( ) 1、判断正误 × √ × × × × √ × 课堂·练习 √ √ 空间运动状态种数 = 原子轨道数 2.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列说法正确的是 A．图1中的每个小黑点都表示1个电子 B．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置 C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D．图2表示1s电子只能在球体内出现 C 课堂·练习 3.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法错误的是(　　) A．该元素原子核外共有34个电子 B．该元素原子的最高能层符号为N C．该元素原子核外电子有18种空间运动状态 D．该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4 空间运动状态=轨道数之和 D 课堂小结 电子云 原子轨道 概率密度分布图 电子云图 概念 形状 各能级所含有原子轨道数目 表达公式 相同原子的s电子的电子云轮廓图 px、py、pz的电子云轮廓图 概念 含义 形状：s电子云——球形，p电子云——哑铃形 原子轨道与能层序数的关系 能层、能级和原子轨道之间的关系 Lavf58.41.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 Lavf58.41.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 $$