1.1.3 電子云與原子軌道 核外電子排布規(guī)則 課件高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修2

第一節(jié)

原子結構

第3課時

電子云與原子軌道

核外電子排布規(guī)則第一章原子結構與性質(zhì)1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行。1922年諾貝爾物理學獎獲得者

然而，1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學推翻。氫原子模型1926年奧地利物理學家薛定諤提出：可以用一個數(shù)學方程描述核外電子的運動狀態(tài)，為近代量子力學奠定了理論基礎。埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?dinger)量子力學指出：一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假設的線性軌道上運動，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。(核外電子運動空間的不確定性與概率)核外電子的運動特點情景引入概率密度：1926年，量子力學指出一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假定的線性軌道上運行，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分布。P表示電子在某處出現(xiàn)的概率V表示該處的體積

概率密度閱讀課本P12，思考以下問題：氫原子的1s電子云，圖中有許多小點，這些小點表示氫原子的電子嗎？電子云電子云氫原子1s電子的概率密度分布圖小點是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述概率密度

ρ=P：電子在某處出現(xiàn)的概率V：該處的體積小點越密，表明概率密度越大。1.電子云：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。

一定空間運動狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同。1s電子的電子云輪廓圖繪制過程將出現(xiàn)概率90%的空間圈出來電子云輪廓圖常把電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率P=90%的空間圈起來,即為電子云輪廓圖。反向模擬電子云輪廓圖的繪制：

在白紙上畫一個硬幣大小（直徑約2厘米）的圓圈，用筆在圈內(nèi)隨意點上50個點，盡量把圓圈填滿，再在圈外周邊隨機點5個點，體會電子云和電子云輪廓圖的關系。體驗活動觀察圖1-9的s電子云，有什么規(guī)律？為什么？1s2s3s4s1.不同能級s電子的電子云均為球形2.同一原子能層越高，s電子云半徑越大。相同原子的s電子的電子云輪廓圖p電子的電子云輪廓圖p電子云是什么樣的呢？觀察課本圖片1-11，和s電子云對比。p電子云形狀為啞鈴形，有三種空間伸展方向，分別相對于x、y、z軸對稱，它們互相垂直。原子軌道：量子力學把電子在原子核外的一種空間運動狀態(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。

原子軌道（電子云的輪廓）表示方法：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，因此s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形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。s電子的原子軌道只有1個，呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。原子軌道（電子云的輪廓）p電子的原子軌道有3個，呈啞鈴形（也叫紡錘型），能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。原子軌道（電子云的輪廓）d能級的電子云輪廓圖（花瓣形）原子軌道（電子云的輪廓）【預測】各能級的原子軌道數(shù)量是多少？能級spdf最多可容納電子數(shù)261014原子軌道數(shù)每個軌道最多容納的電子數(shù)原子軌道（電子云的輪廓）13572222能層、能級和原子軌道之間的關系能層能級原子軌道數(shù)原子軌道符號電子云輪廓圖形狀取向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……①…………N4s14s球形4p34px、4py、4pz啞鈴形相互垂直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關系一s能級只有1個原子軌道。p能級有3個原子軌道，互相垂直，分別以px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同（稱為簡并軌道）關系二原子軌道數(shù)與能層序數(shù)（n）的關系：原子軌道數(shù)目＝n2關系三原子軌道與能層序數(shù)的關系1.電子與行星相似在固定軌道上運動。4.電子云是籠罩在原子核外的云霧狀物質(zhì)。2.2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多。3.2px、2py、2pz軌道相互垂直，能量相等?！痢痢獭琳`判斷練一練核外電子排布規(guī)則電子如何在原子軌道中排布？有什么規(guī)則？

每個原子軌道中最多可容納2個電子，也就意味著它們的空間運動狀態(tài)是相同的，那么這兩個電子的運動狀態(tài)是否相同?為什么最多只能容納2個電子？量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道核外電子排布規(guī)則鈉原子光譜實驗只有1個最外層電子的鈉原子光譜會在光譜里呈現(xiàn)雙線斯特恩-蓋拉赫實驗只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束提出猜想

：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運動狀態(tài)1925年，兩個荷蘭年輕人根據(jù)實驗事實提出假設：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。電子自旋和泡利原理核外電子排布規(guī)則電子自旋1.自旋：電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋，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.電子自旋：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子。泡利原理沃爾夫?qū)づ堇?/p>

1925年，泡利正式提出：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。(遵循泡利原理的核外電子排布方式是相對穩(wěn)定的)電子排布的軌道表示式核外電子排布規(guī)則電子排布的軌道表示式（電子排布圖）↑1sH↓1sH或↑↓1sHe↑↓1s2s2p3s↑↓1s22s22p4O↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑1s2s2p軌道表示式：用方框(或圓圈)表示原子軌道，在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連，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)。在方框下方或上方標記能級符號原子結構小組活動：在寫出電子排布式的基礎上嘗試書寫氟原子的軌道表示式，3分鐘后上傳部份小組的書寫結果。

原子結構洪特規(guī)則洪特規(guī)則：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。(能量相同的原子軌道)（自旋方向相同）

（洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言，并不適用電子填入能量不同的軌道）洪特規(guī)則弗里德里希·洪特F↑↑↑↓↓↑↓1s2s2p↑↓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？AB√CB違反了泡利原理A√違反了洪特規(guī)則根據(jù)泡利原理，在一個原子軌道里，最多只能容納兩個電子，它們自旋相反。洪特規(guī)則，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。思考與討論P16原子結構能量最低原理1.能量最低原理：在構建基態(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。能量最低原理——自然界的普適規(guī)律電子數(shù)電子狀態(tài)共同決定整個原子的能量所有電子排布規(guī)則都需要滿足能量最低原理核電荷數(shù)規(guī)則1：能量最低原理規(guī)則2：泡利原理規(guī)則3：洪特規(guī)則原子的電子排布遵循構造原理，能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)在一個原子軌道最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。當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，而且自旋方向相同。填多少怎么填總結：基態(tài)原子核外電子的排布遵循的規(guī)則1.為什么基態(tài)氦原子的電子排布式時1s2而不是1s12s1？2.為什么基態(tài)氮原子的軌道表達式是