1.1 原子结构 第3课时 原子结构与元素的性质（教学课件）-【生动课堂】2025-2026学年高二化学同步教学系列（人教版2019选择性必修2）

第一节 原子结构 第3课时 原子轨道、泡利原理，洪特规则 人教版 化学 选择性必修2 物质结构与性质 第一章 原子结构与性质 01.电子云与原子轨道 知识导航 02.电子自旋和泡利原理 03.洪特规则 引·新课导入 请你回忆！ 原子核外电子的运动状态是怎样的呢？ 玻尔的轨道原子结构模型 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 然而，1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 引·新课导入 请你回忆！ 原子核外电子的运动状态是怎样的呢？ 现代原子结构理论：电子云模型 1926年，奥地利物理学家薛定谔在德布罗意、海森堡、泡利等人研究的基础上，提出了原子核外的电子排布的新模型——电子云模型，并提出了著名的薛定谔方程式。 现代原子结构理论认为：电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律。用小黑点的疏密来表示单位体积内电子出现几率。 01.电子云与原子轨道 “ ” 问题思考 请你思考！ 原子核外电子的运动状态是怎样的呢？ 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。 量子力学对原子核外电子运动状态的描述 核外电子的运动特点 一、电子云与原子轨道 探·知识奥秘 1.概率密度分布图 氢原子1s电子的概率密度分布图 ①概率密度 ＝ ρ＝ P V P表示电子在某处出现的概率 V表示该处的体积 小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述 探·知识奥秘 一、电子云与原子轨道 2.电子云图 ⑴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。 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。 ⑵点密集的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率大;点稀疏的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率小 探·知识奥秘 一、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 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 ⑴绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现 概率P = 90％的空间圈出来。 探·知识奥秘 一、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 ⑵不同能级的电子云轮廓图 ①s电子云球形对称 球形 x y z 氢原子核外电子的电子云呈球形对称 探·知识奥秘 一、电子云与原子轨道 3.电子云轮廓图 ②不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形,只有一种空间伸展方向,能层越高，s电子的电子云半径越大,是由于电子的能量依次增高，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。 探·知识奥秘 3.电子云轮廓图 ③p电子云轮廓图是哑铃状的，有三种空间伸展方向，分别相对于x、y、z轴对称。 一、电子云与原子轨道 哑铃形 探·知识奥秘 4.原子轨道： ①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、电子云与原子轨道 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。 x y z ②s电子：只有1个原子轨道，呈球形 ③p能级: 有3个原子轨道，相对于x、y、z轴对称，它们相互垂直 探·知识奥秘 4.原子轨道： ④d能级的电子云轮廓图复杂呈梅花瓣形，空间五种取向,五条 d 轨道。 一、电子云与原子轨道 ⑤f能级的电子云轮廓图，空间七种取向, 七条 f 轨道。 探·知识奥秘 4.原子轨道： ⑥不同能级中的原子轨道数量 一、电子云与原子轨道 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 单轨道容纳电子数 1 3 5 7 2 2 2 2 “ ” 问题思考 请你思考！ 每个原子轨道中最多可容纳两个电子， 那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？ 在斯特恩-盖拉赫实验中发现了银原子束经过不均匀磁场，产生了偏转，并最终在屏幕垂直方向上，形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。 02.电子自旋和泡利原理 二、电子自旋和泡利原理 探·知识奥秘 1.自旋：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。 电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头( “↑”“↓” )表示自旋相反的电子。 “ ” 问题思考 请你猜测！ 氦的电子排布的两种状态 氦原子有两个电子，按照能量最低原理，这两个电子电子排布的两种状态 He 1s 或： He 1s 或： He 1s 探·知识奥秘 2.泡利原理 二、电子自旋和泡利原理 1925 年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理(泡利不相容原理)。 He 1s 或： He 1s 或： He 1s 电子排布轨道表示式 氦的电子排布的两种状态 3.轨道表示式 二、电子自旋和泡利原理 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一 种图式，在轨道表示式中，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的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或称未成对电子），箭头同向的单电子称自旋平行。 Li 1s ↑↓ ↑ 2s 方框表示原子轨道 箭头表示电子 泡利不相容原理 探·知识奥秘 探·知识奥秘 二、电子自旋和泡利原理 3.轨道表示式 基态锂原子的电子排布式为 1s22s1 基态铍原子的电子排布式为 1s22s2 对于Li和Be，当1s能级填满之后，电子优先填入能量较低的2s能级，直至填满。 Be 1s ↑↓ ↑↓ 2s Li 1s ↑↓ ↑ 2s 探·知识奥秘 二、电子自旋和泡利原理 3.轨道表示式 对于B，在1s、2s能级填满后，电子填入 2p能级，直至2p能级填满。 1s22s22p1 B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2 1 B 原子中: 有 对电子对，有 个单电子。 有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 3 5 轨道数 电子数 探·知识奥秘 二、电子自旋和泡利原理 资料卡片 电子自旋概念的提出解决了原子结构 理论发展中的一系列困惑。例如，只有1个 最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光 谱里呈现双线？为什么只有1个最外层电子 的银原子在外加电场里加速飞行通过一个非 匀强磁场时会分成两束？归根结底，为什么 电子自旋 一个原子轨道里能容纳两个电子？没有泡利 原理，复杂的原子光谱无法得到诠释，以光 谱事实为基础的构造原理也无法建立。电子 自旋可以帮助我们理解物质的磁性本质。电 子自旋有许多重要应用，如电子自旋共振 （ESR）技术能研究物质的诸多性质。 “ ” 问题思考 请你思考！ 请写出基态碳原子可能的轨道表示式。 基态碳原子可能的轨道表示式是哪种？ C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p 03.洪特规则 “ ” 问题思考 请你思考！ 请写出基态碳原子可能的轨道表示式。 探·知识奥秘 1.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。 三、洪特规则 1s22s22p2  方框表示原子轨道 箭头表示电子 泡利不相容原理 洪特规则 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 必须注意，洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的， 并不适用于电子填入能量不同的轨道。 “ ” 问题思考 三、洪特规则 思考与讨论 （1）下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？ A. B. （2）下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？ A. B. C. 泡利不相容原理 洪特规则 “ ” 问题思考 请你思考！ 结合核外电子在原子轨道中的排布规律，思考并回答下列问题 思考与讨论 （1）为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1 ？ （2）为什么基态氮原子的轨道表示式是 ，而不是 （3）为什么基态 Sc 的价层电子排布是 3d14s2 ，而不是 4s3 ？ 不满足能量最低原理 不满足洪特规则 不满足构造原理 基态原子的电子排布 是能量最低的原子轨道组合 探·知识奥秘 2.能量最低原理： 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。 整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低（如所有主族元素的基态原子）；而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低（如所有副族元素的基态原子）。 三、洪特规则 总之，基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特 规则和能量最低原理。 理·核心要点 原子轨道、泡利原理，洪特规则 电子云与原子轨道 电子自旋和泡利原理 概率密度分布图 电子云图 原子轨道 自旋 泡利原理 轨道表示式 洪特规则 电子云轮廓图 洪特规则 能量最低原理 练·课堂练习 1.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是( ) A. B. C. D. C 2.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是( ) A. B. C. D.1s22s22p3 A 练·课堂练习 3.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哑铃形 C.2p能级有3个p轨道 D.氢原子的电子运动轨迹呈球形 C 练·课堂练习 4.下列说法中正确的是( ) A.1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动 B.ns能级的原子轨道图可表示为 C.3d3表示3d能级有3个轨道 D.电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 B 练·课堂练习 5.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是( ) A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2 C. D. C Thank You https://www.zxxk.com/user/13354804 感谢 您的聆听 人教版 化学 选择性必修2 物质结构与性质 Lavf58.12.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $