新人教選擇性必修2 11原子結(jié)構(gòu) 第2課時課件

四、電子云與原子軌道（一）電子云1、概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。

2、電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。換句話說，電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。注：(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對大小。電子云圖中小點越密，表示電子出現(xiàn)的概率越大。(2)電子云圖中的小點并不代表電子，小點的數(shù)目也不代表電子實際出現(xiàn)的次數(shù)(3)電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖四、電子云與原子軌道（一）電子云1、概率密度：用P表示電子13、電子云輪廓圖：（1）繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來（2）s電子、p電子的電子云輪廓圖①s電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。同一原子的能層越高，s電子云的半徑越大，如下圖所示。（球形伸展方向相同）圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖這是由于1s、2s、3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。3、電子云輪廓圖：（1）繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪2②p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向，如圖所示。（三個相互垂直的伸展方向）圖：px、py、pz的電子云輪廓圖p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數(shù)的增大而增大。②p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級3隨堂練習：例1、下列說法中正確的是（）A.電子云通常是用小黑點來表示電子的多少B.能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動C.處于最低能量狀態(tài)的原子叫基態(tài)原子D.電子僅由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜C例2.下列關(guān)于電子云的敘述中不正確的是（）A.電子云是用小黑點的疏密程度來表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云實際上是電子運動形成的類似云一樣的圖形C.電子云圖說明離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠，電子出現(xiàn)概率越小D.能級類別不同，電子云的形態(tài)也不一樣B例3、下列關(guān)于1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖，也稱電子云示意圖(如圖所示)的有關(guān)說法中，正確的是（）A.通常用小點來表示電子的多少，小點越密，電子數(shù)目越多B.小點越密，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機會越大C.氫原子核外電子繞核做高速圓周運動D.氫原子的電子云就是氫原子的核外電子分布圖B隨堂練習：例1、下列說法中正確的是（）C例2.下列關(guān)4（二）原子軌道1、定義：量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道2、不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖（二）原子軌道1、定義：量子力學把電子在原子核外的一個空間運5說明：(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量相同(2)人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為簡并軌道。說明：(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向63、各能級所含原子軌道的數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目13573、各能級所含原子軌道的數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目7隨堂練習：例1.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正確的是（）A.s能級和p能級的原子軌道形狀相同B.每個p能級都有6個原子軌道C.s能級的原子軌道半徑與能層序數(shù)有關(guān)D.鈉原子的電子在11個原子軌道上高速運動C例2、下列軌道上的電子在xy平面上出現(xiàn)的機會為零的是()A.3pzB.3pxC.3pyD.3sD例3.符號3px所代表的含義是（）A.px軌道上有3個電子B.第三能層px軌道有3個伸展方向

C.px電子云有3個伸展方向D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道A隨堂練習：例1.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正8例4.下列說法中正確的是（）A.s電子云是在空間各個方向上伸展程度相同的對稱形狀B.p電子云的形狀是對頂雙球C.L能層有d軌道D.2d能級包含5個原子軌道，最多容納10個電子A例5.下列說法正確的是（）A.不同的原子軌道形狀一定不相同B.p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形C.2p能級有3個p軌道D.氫原子的電子運動軌跡呈球形C例4.下列說法中正確的是（）A例5.下列說法正確的是9五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（一）電子自旋與泡利原理1、電子自旋：（1）定義：電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。（2）兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相反的電子。五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（一）電子自旋與泡利原理10注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。②能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運動狀態(tài)，電子能量與能層、能級有關(guān)，電子運動的空間范圍與原子軌道有關(guān)③一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬112、泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理（也稱為泡利不相容原理）。2、泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自12（二）電子排布的軌道表示式1、軌道表示式的含義軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式舉例：如氫和氧的基態(tài)原子的軌道表示式：2、書寫要求：(1)在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，1個方框代表1個原子軌道，通常在方框的下方或上方標記能級符號。（二）電子排布的軌道表示式1、軌道表示式的含義軌道表示式(13(2)不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（同一能層相同能級）的原子軌道(簡并軌道)的方框相連。(3)箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子);箭頭同向的單電子稱自旋平行，如基態(tài)氧原子有2個自旋平行的2p電子。(4)軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時畫出的能級上下錯落，以表達能量高低不同。(5)軌道表示式中能級符號右上方不能標記電子數(shù)(2)不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（143、書寫方法：以Si原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：練習：書寫下列原子的電子排布圖Na:Ar:N:3、書寫方法：以Si原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：15（三）洪特規(guī)則1、內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。注：(1)洪特規(guī)則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。(2)當電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次分占不同軌道，剩余的電子再以自旋相反依次填入各軌道。舉例：N:（三）洪特規(guī)則1、內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是162、特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。舉例：如基態(tài)24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,為半充滿狀態(tài)，易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2

；基態(tài)29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1，易錯寫為[Ar]3d94s2。2、特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時17思考與討論：(1)下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子?為什么?(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子?為什么?(1)A根據(jù)泡利原理，在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋相反。(2)A根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行思考與討論：(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子?為什么18（四）能量最低原理1、內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。2、說明：（1）基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合（2）整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很大時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子);而當相鄰能級能量相差不太大時，有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。（3）基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理（四）能量最低原理1、內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地19思考與討論：(1)為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1?(2)為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是,而不是答：(1)氦原子核外有2個電子，根據(jù)能量最低原理和泡利原理，基態(tài)氦原子的2個電子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s軌道中。且1s和2s能量相差較大，所以基態(tài)氦原子不會出現(xiàn)2個電子單獨分占1s、2s軌道的情況。？答：(2)氮原子核外有7個電子，根據(jù)能量最低原理和泡利原理，基態(tài)氮原子先有2個電子以自旋相反的形式填充在1s軌道中，又有2個電以自旋相反的形式填充在2s軌道中；根據(jù)洪特規(guī)則，余下的3個電子將以自旋平行的方式分別填充在3個取向不同但能量相同的2p軌道中。思考與討論：(1)為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是120(3)為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2,而不是3d1和3d2?(3)根據(jù)構(gòu)造原理書寫電子排布式，基態(tài)鉀原子為1s22s22p63s23p64s1,基態(tài)鈣原子為1s22s22p63s23p64s2,且鉀和鈣的光譜也證實了它們的最外層電子為4s1和4s2,而不是3d1和3d2,說明鉀和鈣這樣的電子排布符合能量最低原理例1.下列有關(guān)核外電子排布的式子不正確的是（）A.24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的簡化電子排布式：[Ar]4s1C.N原子的電子排布圖：D.S原子的電子排布圖：隨堂練習：D(3)為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2,而不是3d21例2、24Cr原子處于基態(tài)時，價電子排布可用軌道表示式表示成，而不是下列說法中正確的是（）A.這兩種排布方式都符合能量最低原理B.這兩種排布方式都符合泡利原理C.這兩種排布方式都符合洪特規(guī)則D.這個實例說明洪特規(guī)則有時候和能量最低原理是矛盾的B例3、下列說法錯誤的是（）A.ns電子的能量可能低于(n-1)p電子的能量B.6C的電子排布式為1s22s22px2,違反了洪特規(guī)則C.電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理D.電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理A例2、24Cr原子處于基態(tài)時，價電子排布可用軌道表示式表示成22四、電子云與原子軌道（一）電子云1、概率密度：用P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積，則稱為概率密度，用ρ表示。

2、電子云：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。換句話說，電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。注：(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對大小。電子云圖中小點越密，表示電子出現(xiàn)的概率越大。(2)電子云圖中的小點并不代表電子，小點的數(shù)目也不代表電子實際出現(xiàn)的次數(shù)(3)電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖四、電子云與原子軌道（一）電子云1、概率密度：用P表示電子233、電子云輪廓圖：（1）繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對核外電子的空間運動狀態(tài)有一個形象化的簡便描述。例如，繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來（2）s電子、p電子的電子云輪廓圖①s電子的電子云輪廓圖：所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。同一原子的能層越高，s電子云的半徑越大，如下圖所示。（球形伸展方向相同）圖：同一原子的s電子的電子云輪廓圖這是由于1s、2s、3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。3、電子云輪廓圖：（1）繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪24②p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，右下標x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向，如圖所示。（三個相互垂直的伸展方向）圖：px、py、pz的電子云輪廓圖p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數(shù)的增大而增大。②p電子的電子云輪廓圖：p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級25隨堂練習：例1、下列說法中正確的是（）A.電子云通常是用小黑點來表示電子的多少B.能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動C.處于最低能量狀態(tài)的原子叫基態(tài)原子D.電子僅由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜C例2.下列關(guān)于電子云的敘述中不正確的是（）A.電子云是用小黑點的疏密程度來表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云實際上是電子運動形成的類似云一樣的圖形C.電子云圖說明離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠，電子出現(xiàn)概率越小D.能級類別不同，電子云的形態(tài)也不一樣B例3、下列關(guān)于1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖，也稱電子云示意圖(如圖所示)的有關(guān)說法中，正確的是（）A.通常用小點來表示電子的多少，小點越密，電子數(shù)目越多B.小點越密，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機會越大C.氫原子核外電子繞核做高速圓周運動D.氫原子的電子云就是氫原子的核外電子分布圖B隨堂練習：例1、下列說法中正確的是（）C例2.下列關(guān)26（二）原子軌道1、定義：量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道2、不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖（二）原子軌道1、定義：量子力學把電子在原子核外的一個空間運27說明：(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向不同；但同一能級的幾個原子軌道的能量相同(2)人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為簡并軌道。說明：(1)同一能層中，不同能級原子軌道的能量及空間伸展方向283、各能級所含原子軌道的數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目13573、各能級所含原子軌道的數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目29隨堂練習：例1.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正確的是（）A.s能級和p能級的原子軌道形狀相同B.每個p能級都有6個原子軌道C.s能級的原子軌道半徑與能層序數(shù)有關(guān)D.鈉原子的電子在11個原子軌道上高速運動C例2、下列軌道上的電子在xy平面上出現(xiàn)的機會為零的是()A.3pzB.3pxC.3pyD.3sD例3.符號3px所代表的含義是（）A.px軌道上有3個電子B.第三能層px軌道有3個伸展方向

C.px電子云有3個伸展方向D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道A隨堂練習：例1.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正30例4.下列說法中正確的是（）A.s電子云是在空間各個方向上伸展程度相同的對稱形狀B.p電子云的形狀是對頂雙球C.L能層有d軌道D.2d能級包含5個原子軌道，最多容納10個電子A例5.下列說法正確的是（）A.不同的原子軌道形狀一定不相同B.p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形C.2p能級有3個p軌道D.氫原子的電子運動軌跡呈球形C例4.下列說法中正確的是（）A例5.下列說法正確的是31五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（一）電子自旋與泡利原理1、電子自旋：（1）定義：電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)。（2）兩種取向及表示方法：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向。常用方向相反的箭頭“↑”和“↓”表示自旋狀態(tài)相反的電子。五、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（一）電子自旋與泡利原理32注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。②能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運動狀態(tài)，電子能量與能層、能級有關(guān)，電子運動的空間范圍與原子軌道有關(guān)③一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬332、泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理（也稱為泡利不相容原理）。2、泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自34（二）電子排布的軌道表示式1、軌道表示式的含義軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式舉例：如氫和氧的基態(tài)原子的軌道表示式：2、書寫要求：(1)在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道，1個方框代表1個原子軌道，通常在方框的下方或上方標記能級符號。（二）電子排布的軌道表示式1、軌道表示式的含義軌道表示式(35(2)不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（同一能層相同能級）的原子軌道(簡并軌道)的方框相連。(3)箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子);箭頭同向的單電子稱自旋平行，如基態(tài)氧原子有2個自旋平行的2p電子。(4)軌道表示式的排列順序與電子排布式順序一致，即按能層順序排列。有時畫出的能級上下錯落，以表達能量高低不同。(5)軌道表示式中能級符號右上方不能標記電子數(shù)(2)不同能層及能級的原子軌道的方框必須分開表示，能量相同（363、書寫方法：以Si原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：練習：書寫下列原子的電子排布圖Na:Ar:N:3、書寫方法：以Si原子為例，說明軌道表示式中各部分的含義：37（三）洪特規(guī)則1、內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。注：(1)洪特規(guī)則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。(2)當電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次分占不同軌道，剩余的電子再以自旋相反依次填入各軌道。舉例：N:（三）洪特規(guī)則1、內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是382、特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。舉例：如基態(tài)24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,為半充滿狀態(tài)，易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2

；基態(tài)29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1，易錯寫為[Ar]3d94s2。2、特例：簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時39思考與討論：(1)下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子?為什么?(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子?為什么?(1)A根據(jù)泡利原理，在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋相反。(2)A根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行思考與討論：(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子?為什么40（四）能量最低原理1、內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。2、說明：（1）基態(tài)原子的能量最低，故基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合（2）整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定，相鄰能級能量相差很大時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子);而當相鄰能級能量相差不太大時，有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。（3）基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理（四）能量最低原理1、內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地41思考與討論：(1)為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1?(2)為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是