1.1.3 電子云與原子軌道 課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學(xué)年第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第3課時(shí)電子云原子軌道只限于解釋氫原子或類氫原子（單電子）的光譜無法較好解釋多電子原子的光譜核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1913年玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。宏觀物體微觀粒子質(zhì)量很大速度較慢位移可測(cè)能量可測(cè)軌跡可描述（畫圖或函數(shù)描述）很小很快（接近光速）位移、能量不可同時(shí)測(cè)定不可確定1920年，海森堡提出著名的海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理：無法同時(shí)精確測(cè)量某個(gè)電子在某一時(shí)刻的位置和動(dòng)量。核外電子的運(yùn)動(dòng)不遵循宏觀物體所具有的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)——不確定性與概率薛定諤量子力學(xué)奠基者1926年玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。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定的線性軌道上運(yùn)行，而在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可以算出它們的概率密度(ρ)分布。

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第3課時(shí)電子云原子軌道PART01PART02知道電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。通過認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布，辨識(shí)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

圖1-7氫原子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，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，不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，小點(diǎn)越密，表明概率密度越大。由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象的稱作“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。含義：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。不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。[任務(wù)一]認(rèn)識(shí)電子云電子云輪廓圖電子云圖很難繪制，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。電子云輪廓圖的繪制過程球形輪廓圖xyzs能級(jí)的電子云輪廓圖——球形同一原子的s電子的電子云輪廓圖【思考與討論】你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？1.所有原子的任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是一個(gè)球形，只是球的半徑不同。

2.同一原子的能層越高，s電子云半徑越大。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)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴(kuò)展。3.s電子云只有一種空間伸展方向。4.除s電子云外，其他電子云輪廓圖都不是球形的。xyzp能級(jí)的電子云輪廓圖——啞鈴狀或紡錘形除s電子云外，其他電子云都不是球形的。p電子云的形狀是啞鈴狀的，有3個(gè)互向垂直電子云分別稱為Px、Py、Pz右下角x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向Pz、Py、Px的電子云輪廓圖yxzyxzyxz①p電子云輪廓圖是啞鈴形或紡錘形。能層序數(shù)越大，p電子云半徑越大。Pz、Py、Px的電子云②無論2p、3p還是4p…..都有3個(gè)相互垂直的電子云(3種空間伸展方向)，分別稱為Px、Py、Pz，右下標(biāo)x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向。③同一能層中px、py、pz的能量相同。紡錘形同理，p電子云輪廓圖的半徑也隨能層序數(shù)的增大而增大。d電子云輪廓圖是花瓣形或雙啞鈴形。有5種空間伸展方向。f電子云輪廓圖有7種空間伸展方向。1.含義：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。2.表示：常用電子云輪廓圖的形狀和取向來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。[任務(wù)二]認(rèn)識(shí)原子軌道s能級(jí)原子軌道有1個(gè)原子軌道：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。一種軌道代表一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。p能級(jí)原子軌道有3個(gè)d能級(jí)原子軌道有5個(gè)f能級(jí)原子軌道有7個(gè)原子軌道的特點(diǎn)s能級(jí)的原子軌道圖S能級(jí)的原子軌道是球形對(duì)稱的（原子核位于球心），能層序數(shù)n越大（電子能量越大，1s<2s<3s......），原子軌道半徑越大。

P能級(jí)的原子軌道是紡錘形的,每個(gè)P能級(jí)有3個(gè)原子軌道,它們相互垂直,分別以Px,Py,PZ表示。P電子原子軌道的平均半徑隨n增大而增大。在同一能層中Px,Py,PZ的能量相同。P能級(jí)的原子軌道

P能級(jí)的3個(gè)原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.

能層能級(jí)原子軌道數(shù)原子軌道名稱原子軌道的形狀和取向K1s11s球形——L2s12s球形——2p32px、2py、2pz啞鈴形互相垂直M3s13s球形——3p33px、3py、3pz啞鈴形互相垂直3d5………………N4s14s球形——4p34px、4py、4pz啞鈴形互相垂直4d5……………...4f7………………3.不同能層的能級(jí)、原子軌道數(shù)、原子軌道名稱以及形狀和取向能層序數(shù)(n)能級(jí)個(gè)數(shù)：n軌道個(gè)數(shù)：n2電子數(shù)：2n2【典例】下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是(

)A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B．s能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑也隨能層的增大而增大D．基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)【解析】選C。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，故A錯(cuò)誤；s能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子不只在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，還在球殼外運(yùn)動(dòng)，只是在球殼外運(yùn)動(dòng)概率較小，故B錯(cuò)誤；離原子核越遠(yuǎn)的電子，其能量越大，所以p原子軌道電子的平均半徑隨能層的增大而增大，故C正確；2px、2py、2pz軌道是3個(gè)不同的原子軌道，空間伸展方向不同，3個(gè)軌道上的電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，但同一能級(jí)上的原子軌道具有相同的能量，所以基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)＜E(2s)＜E(2px)＝E(2py)＝E(2pz)，故D錯(cuò)誤。1．如圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、丙分別表示s、p能級(jí)的電子云輪廓圖。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖B．3p2表示3p能級(jí)中有兩個(gè)原子軌道C．由圖乙可知，s能級(jí)的電子云輪廓圖呈圓形，有無數(shù)條對(duì)稱軸D．由圖丙可知，p能級(jí)的原子軌道圖呈啞鈴形，且有3個(gè)伸展方向【解析】選D。電子云輪廓圖與電子云圖不是同一個(gè)概念，而是我們常說的原子軌道圖，A項(xiàng)錯(cuò)誤；3p2表示3p能級(jí)中容納了兩個(gè)電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；s能級(jí)的電子云輪廓圖呈球形而不是圓形，C項(xiàng)錯(cuò)誤；p能級(jí)的原子軌道圖呈啞鈴形，有px、py、pz三個(gè)伸展方向，并且互相垂直，D項(xiàng)正確。2．下列說法中正確的是(

)A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)B．電子云圖中的小黑點(diǎn)密度大，說明該原子核外空間電子數(shù)目多C．3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)軌道D．ns能級(jí)的原子軌道圖可表示為【解析】選D。電子云表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故A錯(cuò)誤；小黑點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少，密則機(jī)會(huì)大，疏則機(jī)會(huì)小，故B錯(cuò)誤；3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)電子，故C錯(cuò)誤；ns能級(jí)的電子云呈球形，所以可以用該圖表示該能級(jí)的原子軌道，故D正確。3.下列有關(guān)說法正確的是(

)A．每個(gè)能層s能級(jí)的原子軌道的形狀相同，能層序數(shù)越大，軌道半徑越大，電子能量越高B．原子核外電子云是核外電子運(yùn)動(dòng)后留下的痕跡C．教材中說“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”，這說明原子核外電子云是實(shí)際存在的D．每個(gè)能層都有p能級(jí)，p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道【解析】選A。每個(gè)能層s能級(jí)的原子軌道的形狀相同，能層序數(shù)越大，軌道半徑越大，電子能量越高，故A正確；電子云表示的是電子在核外某處出現(xiàn)的概率，不是電子運(yùn)動(dòng)后留下的痕跡，故B錯(cuò)誤；電子云是電子在核外運(yùn)動(dòng)的概率密度分布的形象化描述，實(shí)際不存在，故C錯(cuò)誤；第一能層沒有p能級(jí)，故D錯(cuò)誤。4．下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是(

)A．電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B．能層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道C．氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有一個(gè)軌道D．在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同【解析】選D。電子運(yùn)動(dòng)不是圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)，只是在某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的概率大些，故A錯(cuò)誤；能層數(shù)為3時(shí)，只有3s、3p、3d軌道，故B錯(cuò)誤；氫原子有多個(gè)軌道，只有一個(gè)軌道上有電子，其他軌道為空軌道，故C錯(cuò)誤；同一能級(jí)上的同一軌道上最多排兩個(gè)電子，兩個(gè)電子的自旋方向不同，則其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同，所以在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同，故D正確。小結(jié)：原子軌道的特點(diǎn)1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是紡錘形的2.能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大；3.不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；相同能