1.1.3 电子云与原子轨道 课件 （29张ppt）2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.3 电子云与原子轨道 课件 （29张ppt）2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-14 11:19:23 | ||
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文档简介
第三课时
第一节 原子结构
第一章 原子结构与性质
请画出1～18号元素的原子结构示意图。结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。
任务一
新的问题
不同能级中最多可容纳电子数为什么不同？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
2
6
10
14
原子结构理论的发展III
核外电子的运动特点
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运动特点
宏观物体
核外电子
质量
很大
很小
位置
可测
不可以同时测定
速度
可测
轨迹
可以描述
不能准确描述
薛定谔方程
1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。
薛定谔
原子结构理论的发展III
量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。
核外电子的运动特点：
左图是氢原子1s电子的概率密度分布图。
小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。
概率密度 ＝ ?概率体积
?
电子云图
氢原子1s电子的电子云图
电子云图
1s电子的电子云轮廓图绘制过程
将出现概率90%的空间圈出来
相同原子的s电子的电子云轮廓图
你能发现什么规律？
电子云图
不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。
能层越高，s电子的电子云半径越大。
2py电子云
电子云图
px、py、pz的电子云轮廓图
不同能级中的原子轨道数量
请填写下表，并预测d、f能级中的原子轨道数量。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
2
6
10
14
原子轨道数
1
3
5
7
单轨道容纳电子数
2
2
2
2
小结
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能层
能级
原子
轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图
形状
取向
K
1s
——
L
2s
——
2p
M
3s
——
3p
3d
——
——
——
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能层
能级
原子
轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图
形状
取向
K
1s
1
1s
球形
——
L
2s
1
2s
球形
——
2p
3
2px、2py、2pz
哑铃形
相互垂直
M
3s
1
3s
球形
——
3p
3
3px、3py、3pz
哑铃形
相互垂直
3d
5
——
——
——
小结
原子结构理论的发展IV
氢原子光谱实验
原子结构理论的发展IV
斯特恩-盖拉赫实验
每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？
原子结构理论的发展IV
电子自旋
1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：
电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
原子结构理论的发展IV
电子自旋
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（ “↑”“↓” ）表示自旋相反的电子。
实验
核外电子的
运动状态
核外电子的
排布规律
表示方法
原子
光谱
能量
量子化
能层
能级
原子轨道
电子自旋
原子结构示意图
构造原理
电子排布式
常用轨道表示式研究原子的核外电子在原子轨道中的排布。
↑↓
1s 2s 2p 3s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
Na
1s22s22p63s1
Na
电子排布的轨道表示式-----电子排布图
表示方法：用方框表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。
如氢和氧的基态原子的轨道表示式：
1s
2s
2p
H
↑↓
↑
O
1s
↑↓
↑↓
↑
↑
洪特规则-------怎么填
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行，称为洪特规则
如：2p3的电子排布为：
不能为 ：
洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子
以铝原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义：
思考：铝原子外层成对电子对的数目为 ,有单电子数目 ？
电子对：
单电子：
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
一个原子轨道中只有一个电子，即未成对电子
洪特规则-------怎么填
1、1-36号元素基态原子中未成对电子最多的元素是？
2、主族元素中单电子最多的元素是？
深度思考：
能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
相对稳定的状态
全充满：p6、d10
半充满:p3、d5
全空:p0、d0
洪特规则特例
思考：
1-36号元素的原子哪些是全充满、半充满、 全空状态 ？
能量最低原理
1. 多电子原子在基态时原子核外电子优先占有能量最低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。
2. 整个原子的能量有核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
自然界的普适规律：
能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
铁原子的电子排布图
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
画出铁原子的轨道表示式，分析符合哪些规律？
原子结构示意图
意义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
??
电子
排布式
意义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K 1s22s22p63s23p64s1
原子结构的表示方法
简化电子排布式
意义
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示
实例
K：[Ar]4s1
价电子
排布式
意义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子排布式
实例
Al：3s23p1
电子
排布图
意义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
对电子运动状态描述最详尽
原子结构的表示方法
表示方法
原子结构示意图
电子式
电子排布式
简化电子排布式
价电子排布式
电子排布图
价电子排布图
以硫(S)为举例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基态原子核外电子排布的表示方法
S：
——七图式
原子核外电子排布遵循的原理和规则
原子核外电子排布的表示式
能量最低原则
泡利不相容原理
洪特规则
电子排布式、价电子排布式
电子排布图
原子结构示意图
全满、半满、全空相对稳定
课堂小结
第一节 原子结构
第一章 原子结构与性质
请画出1～18号元素的原子结构示意图。结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。
任务一
新的问题
不同能级中最多可容纳电子数为什么不同？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
2
6
10
14
原子结构理论的发展III
核外电子的运动特点
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运动特点
宏观物体
核外电子
质量
很大
很小
位置
可测
不可以同时测定
速度
可测
轨迹
可以描述
不能准确描述
薛定谔方程
1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。
薛定谔
原子结构理论的发展III
量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。
核外电子的运动特点：
左图是氢原子1s电子的概率密度分布图。
小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。
概率密度 ＝ ?概率体积
?
电子云图
氢原子1s电子的电子云图
电子云图
1s电子的电子云轮廓图绘制过程
将出现概率90%的空间圈出来
相同原子的s电子的电子云轮廓图
你能发现什么规律？
电子云图
不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。
能层越高，s电子的电子云半径越大。
2py电子云
电子云图
px、py、pz的电子云轮廓图
不同能级中的原子轨道数量
请填写下表，并预测d、f能级中的原子轨道数量。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
2
6
10
14
原子轨道数
1
3
5
7
单轨道容纳电子数
2
2
2
2
小结
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能层
能级
原子
轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图
形状
取向
K
1s
——
L
2s
——
2p
M
3s
——
3p
3d
——
——
——
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能层
能级
原子
轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图
形状
取向
K
1s
1
1s
球形
——
L
2s
1
2s
球形
——
2p
3
2px、2py、2pz
哑铃形
相互垂直
M
3s
1
3s
球形
——
3p
3
3px、3py、3pz
哑铃形
相互垂直
3d
5
——
——
——
小结
原子结构理论的发展IV
氢原子光谱实验
原子结构理论的发展IV
斯特恩-盖拉赫实验
每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？
原子结构理论的发展IV
电子自旋
1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：
电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
原子结构理论的发展IV
电子自旋
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（ “↑”“↓” ）表示自旋相反的电子。
实验
核外电子的
运动状态
核外电子的
排布规律
表示方法
原子
光谱
能量
量子化
能层
能级
原子轨道
电子自旋
原子结构示意图
构造原理
电子排布式
常用轨道表示式研究原子的核外电子在原子轨道中的排布。
↑↓
1s 2s 2p 3s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
Na
1s22s22p63s1
Na
电子排布的轨道表示式-----电子排布图
表示方法：用方框表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。
如氢和氧的基态原子的轨道表示式：
1s
2s
2p
H
↑↓
↑
O
1s
↑↓
↑↓
↑
↑
洪特规则-------怎么填
基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行，称为洪特规则
如：2p3的电子排布为：
不能为 ：
洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子
以铝原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义：
思考：铝原子外层成对电子对的数目为 ,有单电子数目 ？
电子对：
单电子：
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
一个原子轨道中只有一个电子，即未成对电子
洪特规则-------怎么填
1、1-36号元素基态原子中未成对电子最多的元素是？
2、主族元素中单电子最多的元素是？
深度思考：
能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
相对稳定的状态
全充满：p6、d10
半充满:p3、d5
全空:p0、d0
洪特规则特例
思考：
1-36号元素的原子哪些是全充满、半充满、 全空状态 ？
能量最低原理
1. 多电子原子在基态时原子核外电子优先占有能量最低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。
2. 整个原子的能量有核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
自然界的普适规律：
能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
铁原子的电子排布图
↑↓
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洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
画出铁原子的轨道表示式，分析符合哪些规律？
原子结构示意图
意义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
??
电子
排布式
意义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K 1s22s22p63s23p64s1
原子结构的表示方法
简化电子排布式
意义
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示
实例
K：[Ar]4s1
价电子
排布式
意义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子排布式
实例
Al：3s23p1
电子
排布图
意义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
对电子运动状态描述最详尽
原子结构的表示方法
表示方法
原子结构示意图
电子式
电子排布式
简化电子排布式
价电子排布式
电子排布图
价电子排布图
以硫(S)为举例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基态原子核外电子排布的表示方法
S：
——七图式
原子核外电子排布遵循的原理和规则
原子核外电子排布的表示式
能量最低原则
泡利不相容原理
洪特规则
电子排布式、价电子排布式
电子排布图
原子结构示意图
全满、半满、全空相对稳定
课堂小结