人教版（2019）选择性必修二 1.1.3 电子云与原子轨道 (共35张PPT)

(共35张PPT)
1.构造原理的能级顺序1S,2S_____,3S_______,4S_________,5S__________,6S___________,7S_________
2. S的电子排布式____________________________________，
简化电子排布式____________________，
价电子层排布式_____________________，
S2-的电子排布式____________________________________
3.Fe的电子排布式____________________________________，
简化电子排布式____________________，
价电子层排布式_____________________，
Fe2+的电子排布式____________________________________
Fe3+的电子排布式____________________________________
4. 35Br的电子排布式____________________________________，
简化电子排布式____________________，
价电子层排布式_____________________，
Br-的电子排布式____________________________________
化学1 P105
元素的化合价与原子的最外层电子数有密切的关系，所以，元素原子的最外电子层中的电子也叫价电子。
有些元素的化合价与原子的次外层或倒数第三层的部分电子有关，这部分电子也叫价电子。
Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
研究核外电子排布规律
构造原理
ns<(n-2)f <(n-1)d【思考】原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？
玻尔
原子轨道模型
波尔观点：
电子在原子核外空间一定轨道上绕核做高速圆周运动
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行，然而到了1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
第一章 原子结构与性质
2019人教版选择性必修二
第一节 原子结构
第三课时 电子云、原子轨道
第三课时 电子云、原子轨道、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
核心素养发展目标
1.通过原子核外电子运动的形象化表达,了解电子云和原子轨道的概念,形成宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.通过对核外电子排布规律的探究,了解泡利原理、洪特规则、能量最低原理等,形成证据推理与模型认知的核心素养。
宏观物体的运动特征：
微观物体的运动特征：
核外电子运动的特征
可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；
可以描画它们的运动轨迹。
核外电子质量小，运动空间小，运动速率大，无确定的轨道，
无法描述其运动轨迹，无法计算电子在某一刻所在的位置，
只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少。
电子云
小黑点表示电子在原子核外出现的概率密度。
小点越密，表明概率密度越大。
核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，
因而被形象地称为电子云。
01
电子云和电子云轮廓图
电子云图很难绘制,使用不方便，我们可以标会出电子云的轮廓图，如把将电子在原子核外空间出现的概率P ＝90% 的空间圈出来
球形——s能级电子云轮廓图
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
小点是1s电子在原子核外出现外出现的概率密度的形象描述。
你能发现什么规律？
1.不同能级s电子的电子云形状_______，均为_______。
2.能层越高，s电子的电子云半径越______。
由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率
增大，电子云越来越向更大的空间扩展
电子云
相同原子的s电子的电子云轮廓图
原因：
一致
球形
大
S能级电子云____(填有或无)方向性
无
【困惑】p能级的电子云是什么形状？
电子云
p电子的电子云呈________状。
p能级有三个电子云，它们互相________，分别以px、py、pz表示，
同一能层中px、py、pz的能量________。
电子云
哑铃
垂直
相同
每个p能级有_____相互垂直的电子云，能层越高，p电子云半径越_____。
3个
大
p能级电子云____(填有或无)方向性
有
d、f 能级电子云
每个d能级有5个不同伸展方向的电子云
每个f 能级有7个不同伸展方向的电子云
01
电子云
s、p、d、f 能级电子云形状不同，电子的空间运动状态____同
1s、2s…电子云体积____同，电子的空间运动状态____同
电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个___________。
原子轨道数=________________数
02
原子轨道
原子轨道
常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。
ns原子轨道
____个
np原子轨道
____个
nd原子轨道
____个
nf原子轨道
____个
1
3
5
7
不
不
不
电子云轮廓图
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
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
1 1s 球形 ——
1 2s 球形 ——
3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直
1 3s 球形 ——
3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直
5 —— —— ——
【思考】Cl核外电子有_____种空间运动状态。
电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个_________。
原子轨道
9
能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ...
原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6
为什么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？
电子自旋、泡利原理
钠原子光谱实验
电子自旋、泡利原理
只有1个最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光谱里呈现双线？
为什么只有1个最外层电子的银原子在外加电场里加速飞行通过一个不对称磁场时会分成两束？
斯特恩-盖拉赫实验
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。
电子自旋、泡利原理
后来，人们认识到，自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。
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。
电子自旋、泡利原理
1925年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容内2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。
能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关
一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
没有泡利原理，复杂的原子光谱无法得到诠释，以光谱事实为基础的构造原理也无法建立。电子自旋可以帮助我们理解物质的磁性本质。
如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。
a、在轨道表示式中，用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，在方框的上方或下方用能级符号表示轨道所属能级。
b、箭头表示一种自旋状态的电子,“↑↓”称电子对,“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。如基态氧原子有2个未成对电子。
电子排布的轨道表示式——电子排布的另一种方式
c、箭头同向的单电子称自旋平行,如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。
轨道表示式又称电子排布图,是表述电子排布的一种图式,如氧原子
的基态原子的轨道表示式为:
电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
单电子：一个原子轨道中只有一个电子，即未成对电子
铝原子核外电子排布式
电子排布的轨道表示式
试写出Li、Be、B的轨道表示式。
Li
1s
↑↓
↑
2s
Be
1s
↑↓
↑↓
2s
B
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
电子排布的轨道表示式
请写出基态碳原子可能的轨道表示式。
② C
1s
↑↑
↑↓
↑↓
2s
2p
① C
1s
↑↓
↑↓
↑↓
2s
2p
2p
③ C
↑
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
④ C
↓
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
哪个正确呢？
电子排布的轨道表示式
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是优先以自旋平行的方式分别占据不同轨道。
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
洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道
洪特规则
请写出基态碳原子可能的轨道表示式。
② C
1s
↑↑
↑↓
↑↓
2s
2p
① C
1s
↑↓
↑↓
↑↓
2s
2p
2p
③ C
↑
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
④ C
↓
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
哪个正确呢？
电子排布的轨道表示式
√
↑↓
Li
Be
B
C
↑↓
1s
2s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
2p
1s
2s
N
O
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
↓
2p
F
Ne
↑
↑
↑
↓
↓
↑↓
1s
2s
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
↑
↑
↑
↓
↓
↓
↑↓
第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）
洪特规则
有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。
因为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、f14
半充满:p3、d5、f7
全空:p0、d0、f0
当原子轨道为全空、半充满或全充满时，这些状态下总的电子云的分布是空间对称的，原子体系的能量低，原子的电子排布最稳定。
洪特规则特例
3d 4s
↑
Cr
↑
↑
↑
↑
↑
有两组半满的简并轨道
请写出24、29号元素原子的电子排布式。
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
3d 4s
↑
Cu
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
洪特规则
24号、29号等特殊情况的元素，要考虑半充满、全充满等因
素，使整个原子体系的能量最低。
相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个
原子能量最低；但当相邻能级能量差别不大时，有1～2个电子
填入能量稍高的能级可能反而降低电子排斥能，进而使原子整体能量最低。例如所有副族元素的基态原子。
实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个
因素共同决定。
能量最低原理——自然界的普适规律
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，
使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理
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)。
思考与讨论
A，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。
A，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。
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小结
S：
核外电子排布规律小结
1.写出5、6、7、8、9号元素的核外电子排布式。并记住各主族元素最外层电子排布式的特点(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道)。
B:1s22s22p1　成对电子对的数目:2　未成对电子数:1　未成对电子占据的轨道:2p
C:1s22s22p2　成对电子对的数目:2　未成对电子数:2　未成对电子占据的轨道:2p
N:1s22s22p3　成对电子对的数目:2　未成对电子数:3　未成对电子占据的轨道:2p
O:1s22s22p4　成对电子对的数目:3　未成对电子数:2　未成对电子占据的轨道:2p
F:1s22s22p5　成对电子对的数目:4　未成对电子数:1　未成对电子占据的轨道:2p
学以致用
2.下列叙述正确的是(　　)
A.[Ar]3d64s2是基态铁原子的电子排布
B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5
C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2
D.氮原子的电子排布图是
A　　　
B项,书写电子排布式,不能按填充顺序书写,而应按照能层从左到右书写;
C项,d轨道应是全充满时稳定;
D项违反了洪特规则。
学以致用
3.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中,错误的是(　　)
A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2
C. D.
A、B两项是电子排布式,C、D两项是电子排布图,
其中C项违背了洪特规则,故错误。
C
学以致用
4.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是(　　)
A.图1中的每个小点表示1个电子
B.图2表示1s电子只能在球体内出现
C.图2表明1s轨道呈圆形,有无数对称轴
D.图1中小点的疏密表示某一时刻电子在核外出现概率的大小
学以致用
D
图1中小点只是电子在原子核外空间的概率密度分布,A错误;
图2只是表示电子在该区域出现的概率较大,在此之外也能出现,不过概率很小,B错误;
1s轨道在空间呈球形而不是圆形,C错误。
5.下列说法正确的是(　　)
A.基态原子中,3d3表示3d能级有3个电子且自旋不是都平行
B.np能级全充满时的轨道表示式为:
C.核外电子运动的电子云轮廓图就是原子轨道
D.电子的运动状态可从能层、能级、原子轨道3个方面进行描述
学以致用
B
3d3表示第三能层d能级有3个电子,d能级有5个轨道,当5个d轨道中有3个电子时,这3个电子自旋平行,A项不正确;
电子云是对电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,而原子轨道是用来描述核外电子空间运动状态的,C项不正确;
核外电子的运动状态从能层、能级、原子轨道和电子自旋四个方面进行描述,D项不正确。