1.1.3电子云、洪特规则、泡利原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第一章 原子结构和性质 第一节 原子结构 第四课时 电子云与原子轨道 泡利原理、 洪特规则、 能量最低原理 科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的概率 核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律。 导： 思：阅读课本12-16，完成对应导学案。 议： 1.什么是概率密度？ 什么是电子云？电子云中的小点表示什么？ 2.电子云轮廓图是如何画出来的？ s电子云轮廓图的形状是什么？ p电子云轮廓图的形状是什么？ 3.什么是原子轨道？ 根据什么来表示原子轨道的形状和取向？ s p d f各自有多少的原子轨道？ 4.泡利原理的内容是什么？ 轨道表示式如何书写？ 洪特规则的内容是什么？ 能量最低原理的内容是什么？ 一、电子云相关知识 1.什么是概率密度ρ ？ (1)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，用字母ρ表示。 P V (2)概率密度形象描述：概率密度分布图 (3)概率密度分布图中小点的含义是什么? 小点不是电子， 是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（电子出现的几率越大）。 概率密度分布图 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外的空间概率分布的形象化描述。 电子云图很形象直观，但难绘制，使用不便，故常用电子云轮廓图。 2.什么是电子云 ？ 3.什么是电子云轮廓图？ 一、电子云相关知识 概率密度分布图 电子云 将电子出现概率P≧90%的空间圈出来。 如氢原子电子云轮廓图： 【思考】分析H原子的电子云轮廓图， （1）说明1s的电子云轮廓图的形状。 （2）根据小点出现的密度情况， 分析电子出现概率与距离原子核远近的关系。 在离核近的空间，电子出现的概率大， 在离核远的空间，电子出现的概率小。 球形 （3）不同能层的s能级的电子云是否完全一样？ （4）p电子云轮廓图形状是什么？ 不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。 能层越高，s电子的电子云半径越大。 不完全一样 【思考】 原因： 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。 哑铃状 1.原子轨道 :量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。 空间运动状态 常用 来表示原子轨道的形状和取向。 如s轨道： 二、原子轨道相关知识 电子云轮廓图的形状和取向 P轨道呈_____形，P轨道在空间有__个伸展方向，它们互相垂直，包括___、___、__ 共___个轨道。 同一能层中px、py、pz的能量 。 p电子原子轨道的平均半径随能层增大而 。 哑铃 3 px py pz 3 p轨道： 相同 增大 d能级原子轨道 f能级原子轨道 【思考】以此类推： s p d f各自有多少个原子轨道？每个轨道最多含有多少个电子？ 1.什么是电子自旋 ? 电子自旋在空间有 两种取向，简称 。 常用上下箭头(“↑”“↓” )表示自旋相反的电子。 2.什么是泡利原理？ 在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子， 且自旋 ，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 三、泡利原理相关知识 2 顺时针和逆时针 自旋相反 相反 ↑↓ 1s 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ O H 3.轨道表示式(又称电子排布图):是表述电子排布的一种图式。 如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下： ↑ 1s 用 表示原子轨道， 能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连， 在方框的上方或下方用能级符号表示轨道所属能级。 三、泡利原理相关知识 方框（或圆圈） 【思考】1.基态氧原子有几个电子对？ 2.有几个单电子（或者未成对电子/或者孤电子） 3对电子对 2单电子 1s 2s 2p 洪特规则： 基态原子中，填入轨道的电子总是先 ，且自旋 。 单独分占 平行 四、洪特规则相关知识 思考： 下列基态氧原子最处层轨道表示式，哪一个正确？ 注意： （1）洪特规则不仅适用于是基态原子，也适用于基态离子。 （2）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。 洪特规则的补充: 对于同一个能级，当电子排布为： 全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时， 具有较低的能量和较大的稳定性。 半充满 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满 四、洪特规则相关知识 能量最低原理： 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量最低。 注意： 24Cr、29Cu等原子不符合构造原理，但符合洪特规则(特例)。 能量最低 五、能量最低原理相关知识 规则1：能量最低原理 规则2：泡利原理 规则3：洪特规则 洪特规则特例(洪特规则的补充) 原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态 在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。 总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则 实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 六、能力提升：空间运动状态、能量状态、运动（运行）状态 ①在氧原子中，有 种能量状态。 ②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 5 8 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”。 有几个 就有几个能量状态 基态原子核外有几个 就有几种运动（运行）状态 有几个 就有几个空间运动状态 能级 原子轨道 电子 随堂检测 1.判断 (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电子云示意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( ) × × × √ 19 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，有无数对称轴 D．图1中的小点表示电子在核外所处的位置 2．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(　　) 图1 图2 对点训练 C 19 20 对点训练 3．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 Na 1s22s22p63s1 1+1+3+1= 6 20 对点训练 4.完成课本16“思考与讨论”。 应用体验 5.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是 A. B. C. D. √ 6.以下原子属于基态原子的是（ ） 1s ↑ ↑↑ ↑↓ 2s 2p A 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p B 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p D 不满足泡利原理 基态原子 不满足洪特规则 不满足构造原理 B 23 5.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P： ， 有 个电子对，有 个单电子。 6 3 25Mn：______________________________________________ _________________________，有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满状态。 15 5 6.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是_____，违反泡利原理的是_____。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： ①④⑤ ② ③ ⑥ √ 违反能量最低原理 违反洪特规则 √ √ 违反泡利原理 $