1.1.3.电子云与原子轨道课件（共15张ppt）2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质
第一节　原子结构
3、电子云与原子轨道
课前预习
1、电子云的概念及常见的电子云模型。
2、原子轨道的概念。
自学课本P12-14；思考以下知识：
思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?
②可以描画它们的运动轨迹。
①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；
1、宏观物体的运动特征
2、微观物体的运动特征
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，
无法计算或预测电子在某一刻所在的位置。
海森堡--测不准原理/不确定性原理
波尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
图上微观粒子的运动表示是对还是错？
任务一：核外电子运动状态的描述
1、概率密度
1913年
玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。
1926年
玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度(ρ)分布。
概率密度
ρ = ????????
?
P 表示电子在某处出现的概率，
V 表示该处的体积。
任务一：核外电子运动状态的描述
2、电子云
由于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
氢原子1s电子的概率密度分布图。
电子出现的概率密度大
电子出现的概率密度小
①小黑点表示电子在原子核外出现的概率密度。
②小点越密，表明概率密度越大。
③电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。
注意：
思考与交流1：图中许许多多的小点表示H原子的电子吗？
任务一：核外电子运动状态的描述
3、电子云轮廓图
电子云图难绘制
电子云轮廓图
将电子在原子核外空间出现的概率P＝90% 的空间圈出来，绘制电子云的轮廓图，便可描绘电子云的形状。
氢原子的1s电子云轮廓绘制过程
x
y
z
任务二：核外电子运动状态的表示
4、原子轨道
量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个____________，每个原子轨道对应每个空间运动状态不同的电子云。
原子轨道
{7DF18680-E054-41AD-8BC1-D1AEF772440D}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
——
——
——
能层、能级和原子轨道之间的关系
(1)s能级的原子轨道
1s
2s
3s
4s
同一原子的s电子的电子云轮廓图
规律：①不同能级s电子的原子轨道形状一致，均为球形。
②能层越高，s电子的原子轨道半径越大。
原因：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，原子轨道越来越向更大的空间扩展
4、原子轨道
任务二：核外电子运动状态的表示
(2)P能级的原子轨道
Px、Py、Pz的电子云轮廓图
P电子云合并图
注意：
①p能级的原子轨道有三个，是哑铃形的，分别以px、py、pz表示，相互垂直，右下角标x、y、z分别是P电子云在直角坐标系的取向。
②同一能级中能量相同的原子轨道称为简并轨道，p能级有三个简并轨道px、py、pz。
③ p能级的原子轨道的平均半径随n(能层序数)增大而增大。
4、原子轨道
任务二：核外电子运动状态的表示
d能级的原子轨道
f能级的原子轨道
记住2个形状：
球形——s电子云；哑铃形——p电子云。
掌握3个关系：
电子云形状——与能级相关；
电子云大小——与能层相关；
原子轨道数目——与伸展方向有关。
4、原子轨道
任务二：核外电子运动状态的表示
评价任务
②不同能层的同种能级的原子轨道形状 ，只是半径 。能层序数n越大，原子轨道的半径 ，能量越高。
④原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道为 个。
【分析P14表1-2】
n2
相同
不同
越大
③p能级有 个原子轨道，它们互相垂直。在同一能层中px、py、pz的能量 ，取向不同。
同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道
3
相同
①能级与原子轨道数目的关系
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7
评价任务
(1)p能级的能量一定比s能级的能量高( )
(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( )
(4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等( )
(5)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道( )
(6) p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。(　　 )
(7)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转( )
(8)1s电子云示意图中一个小点表示一个自由运动的电子( )
(9)电子云是笼罩在原子核外的云雾( )
(10)第三电子层含有的轨道数为8( )



正误判断:
n能层：
能级个数：n
电子数：2n2
轨道个数：n2
×
×
×
√
√
×
×
×
×
×
评价任务
1、下列说法正确的是（ ）
A．p电子云是平面“8”字形的
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．2d能级包含5个原子轨道，最多容纳10个电子
D．s能级的原子轨道半径与能层序数有关
D
2、基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为____________，
该能层具有的原子轨道数为_______、电子数为_______。
M????
9????
4????
3、第 N 能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为（ ）
A．3、32、2× 32 B．4、42、2× 32
C．5、42、5× 32 D．4、42、2× 42
D
原子轨道数与能层序数(n)的关系：
原子轨道数目＝n2
构造原理与电子排布式
电子云&原子轨道
电子排布式的书写
电子填充: 依据构造原理
书写电子排布式：按能层序号由低到高;
构造原理
E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
相同能层：
同类能级：
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
能级交错
s电子的原子轨道呈 形
p电子的原子轨道呈_______形
球
哑铃
总结
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？
思考与交流