電子云與原子軌道課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

1.1.3電子云與原子軌道新人教版選擇性必修2第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎么樣的呢？課堂探究課堂引入原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。課堂探究化學(xué)史料薛定諤1926年薛定諤提出：可以用一個(gè)數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為近代量子力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)推翻了玻爾的線性軌道模型。量子力學(xué)指出：一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運(yùn)動(dòng)，而是在核外空間各處都可以出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同，可以算出它們的概率密度分布。原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展課堂探究化學(xué)史料學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P12第1-4自然段，了解電子云，回答下列問(wèn)題：1、概率密度的表達(dá)式及相關(guān)物理量的含義？2、電子云的概念？3、電子云與概率密度的關(guān)系？4、電子云中的小點(diǎn)與概率密度的關(guān)系？課堂探究思考交流電子在核外的空間運(yùn)動(dòng)分布(視頻）1.概率密度氫原子1s電子的概率密度分布圖用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表示課堂探究一、電子云科學(xué)家使用量子顯微鏡拍攝到的第一張氫原子電子云最高分辨率顯微鏡可見(jiàn)單個(gè)氫原子核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱為電子云。課堂探究一、電子云2.氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖小點(diǎn)不是電子本身，小點(diǎn)是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述。小點(diǎn)越密，表明概率密度越大。課堂探究一、電子云3.電子云輪廓圖1s電子的電子云輪廓圖繪制過(guò)程將電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率P＝90%

的空間圈出來(lái)，繪制電子云的輪廓圖，便可描繪電子云的形狀。課堂探究一、電子云電子云圖很難繪制，使用不便，我們常使用電子云輪廓圖。①繪制電子云輪廓圖的目的：表示電子云輪廓的形狀，對(duì)核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。②繪制電子云輪廓圖：把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來(lái)。yxzyzxpz課堂探究一、電子云3.電子云輪廓圖問(wèn)題1：觀察相同原子的s電子的電子云輪廓圖，總結(jié)規(guī)律(1)能層越高，s電子的電子云半徑越大。

(2)不同能層s電子的電子云形狀相同，均為球形。課堂探究一、電子云由于電子能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展。3.電子云輪廓圖問(wèn)題2：p電子云有什么特點(diǎn)？p電子的電子云形狀相同，均為啞鈴形；且px、py、pz的電子云互相垂直。同一能層中px、py、pz的能量相同。課堂探究一、電子云d能級(jí)的原子軌道形狀——花瓣形3.電子云輪廓圖課堂探究一、電子云d的電子云輪廓圖(五個(gè)伸展方向）f能級(jí)的原子軌道形狀3.電子云輪廓圖課堂探究一、電子云f的電子云輪廓圖(七個(gè)伸展方向）【例1

】圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和電子云輪廓圖。下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是(

)A.圖1中的每個(gè)小黑點(diǎn)表示1個(gè)電子B.圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)C.圖2表明1s的電子云輪廓呈圓形,有無(wú)數(shù)對(duì)稱軸D.圖1中小黑點(diǎn)的疏密表示某一時(shí)刻電子在核外出現(xiàn)概率的大小D課堂練習(xí)【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(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形

B.電子云實(shí)際上是電子運(yùn)動(dòng)形成的類似云一樣的圖形

C.電子云圖說(shuō)明離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)概率越小

D.能級(jí)類別不同，電子云的形態(tài)也不一樣答案：B【解析】電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)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，而不是電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。人們常用小黑點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在原子核外空間出現(xiàn)概率的大小。從電子云圖中可以看出，離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)概率越小。課堂練習(xí)量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。1、概念：常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向。各能級(jí)的一個(gè)伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個(gè)原子軌道。2、表示：3、軌道數(shù)ns原子軌道1個(gè)nd原子軌道有5個(gè)np原子軌道有3個(gè)nf原子軌道有7個(gè)課堂探究二、原子軌道不同能層的能級(jí)、原子軌道及電子云輪廓圖能層能級(jí)原子軌道數(shù)原子軌道名稱電子云輪廓圖的性質(zhì)與取向形狀取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz啞鈴形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz啞鈴形相互垂直3d5………………4923N4s14s球形4p34px、4py、4pz啞鈴形相互垂直4d5………………4f7………………416課堂探究二、原子軌道學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P14表1-2，小組討論歸納，回答下列問(wèn)題：1、原子軌道的形狀有哪些？2、同一能層，不同能級(jí)的原子軌道個(gè)數(shù)有什么規(guī)律？3、不同能層，相同能級(jí)的原子軌道個(gè)數(shù)有什么規(guī)律？4、原子軌道的個(gè)數(shù)由什么決定？課堂探究思考交流課堂探究思考交流①能級(jí)與原子軌道數(shù)目的關(guān)系②原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道為n2個(gè)①相同能層上原子軌道能量高低：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)...②不同能層，同一類能級(jí)能量高低：E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)…③同一能層同一能級(jí)原子軌道的能量相同，如2px、2py、2pz;軌道的能量相同【例3】如圖是s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道圖，下列說(shuō)法正確的是（）【解析】s軌道為球形，p軌道為啞鈴形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；每個(gè)p能級(jí)只有3個(gè)原子軌道，B項(xiàng)錯(cuò)誤；能層序數(shù)越小，s能級(jí)的原子軌道半徑越小，C項(xiàng)正確；鈉原子的電子在6個(gè)原子軌道上高速運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：CA.s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道形狀相同B.每個(gè)p能級(jí)都有6個(gè)原子軌道C.s能級(jí)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(gè)原子軌道上高速運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)1、符號(hào)3px所代表的含義是（）A.px軌道上有3個(gè)電子B.第三能層px軌道有3個(gè)伸展方向

C.px電子云有3個(gè)伸展方向D.第三能層沿x軸方向伸展的p軌道【解析】p能級(jí)有3個(gè)軌道，沿x、y、z三個(gè)不同的方向延伸，3px所代表的含義是第三能層沿x軸方向伸展的軌道，最多只容納2個(gè)電子。

答案：D課堂練習(xí)2、下列說(shuō)法中正確的是（）A.s電子云是在空間各個(gè)方向上伸展程度相同的對(duì)稱形狀B.p電子云的形狀是對(duì)頂雙球C.L能層有d軌道D.2d能級(jí)包含5個(gè)原子軌道，最多容納10個(gè)電子【解析】s電子云是球形對(duì)稱的，因此s電子云是在空間各個(gè)方向上伸展程度相同的對(duì)稱形狀，A正確；p電子云是啞鈴形，B錯(cuò)誤；L電子層只有2s、2p兩個(gè)能級(jí)，無(wú)d軌道，C錯(cuò)誤；從第三電子層開(kāi)始出現(xiàn)d能級(jí)，即沒(méi)有2d能級(jí)，D錯(cuò)誤。答案：A課堂練習(xí)3、下列說(shuō)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(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形C.2p能級(jí)有3個(gè)p軌道D.氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形【解析】不同能級(jí)的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級(jí)的原子軌道都是球形，只是半徑不同，A錯(cuò)誤；現(xiàn)在的技術(shù)無(wú)法測(cè)定電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B、D錯(cuò)誤；任何能層的p能級(jí)都有3個(gè)p軌道，C正確。答案：C課堂練習(xí)電子在核外的空間分布——電子云電子云輪廓圖原子軌道1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是啞鈴形的2