電子云與軌道

第2課時能量最低原理電子云與原子軌道學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解能量最低原理，知道基態(tài)與激發(fā)態(tài)。知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷產(chǎn)生原子光譜。了解原子核外電子的運動狀態(tài)，知道電子云和原子軌道，掌握泡利原理和洪特規(guī)則。(重難點)基礎(chǔ)初探：能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理?；鶓B(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子基態(tài)原子：處于最低能量的原子。激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子?；鶓B(tài)、激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的能量變化基態(tài)原子屜能M慕式為光'激發(fā)態(tài)原子3.光譜與光譜分析(1)光譜形成原因不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光。(2)光譜分類原子光譜原子吸收光A吸收光譜原子光譜發(fā)射光譜(3)光譜分析在現(xiàn)代化學(xué)中，利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素的分析方法。思考探究：(1)在國慶節(jié)、元旦、春節(jié)，我們經(jīng)常放焰火來慶祝，請你思考這與原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢?(2)對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是什么？認(rèn)知升華：光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將以光的形式釋放能量。日常生活中看到的燈光、激光、焰火等可見光，都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。精講精練：下列關(guān)于同一原子中的基態(tài)和激發(fā)態(tài)說法中，正確的是（）基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時高激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜2.當(dāng)鎂原子由1s22s22p63s2f1s22s22p63p2時，以下說法正確的是（ ）鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)，這一過程中吸收能量鎂原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)，這一過程中釋放能量轉(zhuǎn)化后鎂原子的性質(zhì)更穩(wěn)定轉(zhuǎn)化后鎂原子與硅原子電子層結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)性質(zhì)相似以下現(xiàn)象與原子核外電子的躍遷有關(guān)的是（）霓虹燈發(fā)出有色光②棱鏡分光③激光器產(chǎn)生激光④石油蒸餾⑤凸透鏡聚光⑥燃放的焰火在夜空中呈現(xiàn)五彩繽紛的禮花⑦日光燈通電發(fā)光⑧冷卻結(jié)晶A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦基礎(chǔ)初探：電子運動的特點：電子質(zhì)量小，運動速度快，無規(guī)則，故無法確定某個時刻處于原子核外空間何處。只能確定它在原子核外空間各處出現(xiàn)的概率。電子云：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。電子云中的小黑點表示電子在核外出現(xiàn)的概率密度，小黑點越密，表明概率密度越大。原子軌道：（1）定義：量子力學(xué)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。（2）各能級所含原子軌道數(shù)目能級符號nsnpndnf⑶形狀軌道數(shù)目1357①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。p電子的原子軌道呈啞鈴或紡綞形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。p能級有3個原子軌道，它們互相垂直，分別以相垂直，分別以p^p^p,表示。泡利原理：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同。電子排布圖：在電子排布圖中，用一個方框表示一個原子軌道，用箭頭表示電子。思考探究：（1）結(jié)合電子云和原子軌道的知識，回答：電子云圖中的小黑點的含義是什么？小黑點的密度表示什么？電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律?不同能層的同種能級的原子軌道形狀是否完全相同?（2）指出下列核外電子排布圖的書寫分別違背了什么原則?認(rèn)知升華：1.洪特規(guī)則特例當(dāng)同一能級上的電子排布為全充滿（p6、d10、f14）、半充滿（p3、d5、f7）和全空狀態(tài)（p0、d0、f0）時，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。例如，格（24Cr）的價電子排布是3d54s1（3d、4s能級均為半充滿），而不是3d44s2；銅（^⑴的價電子排布是3d104s1（3d全充滿、4s半充滿），而不是3d94s2。用電子排布圖表示原子核外電子排布以鋁原子為例，電子排布圖中各符號、數(shù)字的意義為A1：能層序數(shù)|―A1：能層序數(shù)|―原子軌道Is2s2p3s3p用同I山山樹回|，口Ji個方框表示1個軌道單電子L箭頭表示1個電子及其自旋狀態(tài)（用“沒有電子

的軌道稱

為空軌道表示2個自旋方向相反的電子）【特別提醒】書寫基態(tài)原子的電子排布圖時，要兼顧三條原則，不能顧此失彼，防止出現(xiàn)以下錯誤:違反泡利原理:違反洪特規(guī)則:違反泡利原理:違反洪特規(guī)則:精講精練觀察1S軌道電子云示意圖，判斷下列說法正確的是（）一個小黑點表示1個自由運動的電子1s軌道的電子云形狀為圓形的面電子在1s軌道上運動像地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)1s軌道電子云的點的疏密表示電子在某一位置出現(xiàn)概率的多少下列對核外電子運動狀態(tài)的描述正確的是（）A?電子的運動與行星的運動相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)能層數(shù)為3時，有3s、3p、3d、3f四個軌道氫原子中只有一個電子，故氫原子只有一個軌道在同一能級上運動的電子，其運動狀態(tài)肯定不同下列說法正確的是（）s能級的能量總小于p能級的能量2s的電子云半徑比1s電子云半徑大，說明2s的電子云比1s的多當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，電子總是先占滿一個軌道（1個原子軌道最多只能容納兩個電子，且自旋狀態(tài)相反），然后再占據(jù)其他原子軌道〃f能級中最多可容納14個電子某原子核外電子排布為ns2np7，它違背了（）泡利原理 B.能量最低原理C.洪特規(guī)則 D.洪特規(guī)則特例在能量相同的d軌道中電子排布成I*I，I-1-1I而不排布成卜J*JIIL最直接的根據(jù)是（ ）B.泡利原理能量最低原理

B.泡利原理C.構(gòu)造原理DC.構(gòu)造原理當(dāng)堂訓(xùn)練下面是一些原子的電子排布式，其中不是激發(fā)態(tài)原子的是（）B.1s22si3siA.1s22s22pB.1s22si3siC.1s22s23d1 D.1s22s22p23s1有關(guān)光譜的說法中不正確的是（）原子中的電子在躍遷時能量的表現(xiàn)形式之一是光，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因原子光譜只有發(fā)射光譜通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素通過光譜分析可以鑒定某些元素電子由3d能級躍遷至4p能級時，可通過光譜儀直接攝取（）電子的運動軌跡圖像原子的吸收光譜電子體積大小的圖像原子的發(fā)射光譜下列有關(guān)碳原子的電子排布圖中，能量最低的是（5.下列表示式錯誤的是（A.Na+的電子排布圖:)5.下列表示式錯誤的是（A.Na+的電子排布圖:)B.Na+的結(jié)構(gòu)示意圖:C.Na的電子排布式：1s22s22p63s1D.Na的簡化電子排布式:[Ne]3s1下列電子排布式不符合構(gòu)造原理的是（）16S：1s22s22p63s23p424Cr：1s22s22p63s23p63d54s111Na：1s22s22p63s119K：1s22s22p63s23p64s1A、B、C、D、E代表5種元素。請?zhí)羁?⑴A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，該原子的電子排布圖為B元素的負(fù)一價離子與C元素的正一價離子的電子排布式都與氬原子相同，B元素的符號為,C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為。D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為，其基態(tài)原子的電子排布式為E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，E的元素符號為，其價電子排布圖為?？偨Y(jié)反思1、 原子軌道的4條規(guī)律不同能層的同種能級的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。s能級只有1個原子軌道。p能級有3個原子軌道，它們互相垂直，分別以p『Py、馬表示。原子軌道數(shù)與能層序數(shù)n的關(guān)系是原子軌道為n個。原子軌道能量高低'不同能級：E3s)VE(np)V相同能層y E(nd)<E(nf)、相同能級：頊嘰)=E(,已,)=E(匝)'相同能級：E(ls)VE(2s)V不同能層y E(3s)<E(4s)、不同能級:根據(jù)構(gòu)造原理出現(xiàn)能級交錯2、 1?36號元素原子核外電子排布的特殊性最外層只有一個未成對電子的元素：第IA族(ns1：H、Li、Na、K)，第IIIA族(ns2np1：B、Al、Ga)，第WA族(ns2np5：