原子结构 第3课时 课件(共20张PPT)2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 原子结构 第3课时 课件(共20张PPT)2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 28.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-27 11:23:51 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
学习
目标
第3课时
电子云与原子轨道
PART
01
PART
02
知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。
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——电子云
1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。
α粒子散射实验
思考：原子核外的电子运动状态是怎么样呢？
四、电子云与原子轨道
四、电子云与原子轨道
(1)概率密度：表示电子在某处出现的概率P与该处体积V的比值（即某处单位体积内电子出现的概率）
ρ＝
P
V
思考1：如何形象的描述概率密度呢？
思考2：概率密度分布图中小点代表什么含义？
小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大（电子出现的几率越大）。
图1-7 氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图
1、概率密度（ρ）
—概率密度分布图
小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的机会的多少。
四、电子云与原子轨道
1、概率密度（ρ）
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概
率密度分布的形象化描述。不代表电子的运动轨迹。
四、电子云与原子轨道
2、电子云
（1）含义：
电子云图很形象直观，但是很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
电子云：只是形象地表示电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。
3、电子云轮廓图
（2）如何绘制电子云轮廓图：
（1）绘制目的：
表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。
把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来。
四、电子云与原子轨道
电子云轮廓图的绘制过程
球形轮廓图
x
y
z
（3）电子云形状：
球形
哑铃形
1
3、电子云轮廓图
四、电子云与原子轨道
s电子云
3、电子云轮廓图
所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s电子云半径越大。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逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
s电子云只有一种空间伸展方向。
①s电子云—球形
图1-9 同一原子的s电子的电子云轮廓图
四、电子云与原子轨道
p电子云
3、电子云轮廓图
②p电子云—哑铃形
p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。
无论2p、3p还是4p…..都有3个相互垂直的电子云(3种空间伸展方向)，分别称为
Px、Py、Pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。
同一能层中px、py、pz的能量相同，即Epx=Epy =Epz
除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。
图1-11 2px、2py 、2pz电子云轮廓图
③d电子云——花瓣形或双哑铃形。
有5种空间伸展方向,
分别用dxy,dxz,dyz , dx2-y2,dz2表示。
④f 电子云轮廓图有7种空间伸展方向。
四、电子云与原子轨道
3、电子云轮廓图
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原子轨道。
四、电子云与原子轨道
4、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。
各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。
(3）原子轨道的形状：
①s电子的原子轨道呈球形。只有一种空间伸展方向, 所以s能级只有1个原子轨道。
能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形。有3种空间伸展方向, 所以p能级有3个原子轨道。
③d电子的原子轨道呈花瓣形或双哑铃形。有5种空间伸展方向,所以d能级有5个原子轨道。
④f 电子有7种空间伸展方向,所以f能级有7个原子轨道。
(1)定义：
（2）表示：
能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的形状和取向 K 1s 1 1s 球形 ——
L 2s 1 2s 球形 ——
2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 互相垂直
M 3s 1 3s 球形 ——
3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 互相垂直
3d 5 …… …… ……
N 4s 1 4s 球形 ——
4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 互相垂直
4d 5 …… …… …...
4f 7 …… …… ……
（4）不同能层的能级、原子轨道数、原子轨道名称以及形状和取向
原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目=n2。
四、电子云与原子轨道
小结：原子轨道与能层序数的关系
1.不同能层的同种能级的原子轨道形状 ，只是 不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越 。
2.s能级只有 个原子轨道。p能级有 个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量 。
3.原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数=n2
相同
半径
大
1
3
相同
四、电子云与原子轨道
微观粒子可视化1： 1s~2p原子轨道
四、电子云与原子轨道
4、原子轨道
微观粒子可视化2： 1s~2p原子轨道的叠加
四、电子云与原子轨道
4、原子轨道
应用体验
1.正误判断
(1)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( )
(2)1s电子云示意图中一个小点表示一个自由运动的电子( )
(3)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道( )
(4)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(5)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等( )
×
×
√
×
√
四、电子云与原子轨道
1．如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是( )
A.电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴
D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向
【解析】选D。电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我们常说的原子轨道图，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz三个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。
四、电子云与原子轨道
2．下列说法中正确的是( )
A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
C．3d3表示3d能级有3个轨道
D．ns能级的原子轨道图可表示为
【解析】选D。电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故A错误；小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故B错误；3d3表示3d能级有3个电子，故C错误；ns能级的电子云呈球形，所以可以用该图表示该能级的原子轨道，故D正确。
四、电子云与原子轨道
3.下列有关说法正确的是( )
A．每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高
B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹
C．教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的
D．每个能层都有p能级，p能级都有3个原子轨道
【解析】选A。每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高，故A正确；电子云表示的是电子在核外某处出现的概率，不是电子运动后留下的痕迹，故B错误；电子云是电子在核外运动的概率密度分布的形象化描述，实际不存在，故C错误；第一能层没有p能级，故D错误。
四、电子云与原子轨道
4．下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道
D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
【解析】选D。电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转，只是在某个区域出现的概率大些，故A错误；能层数为3时，只有3s、3p、3d轨道，故B错误；氢原子有多个轨道，只有一个轨道上有电子，其他轨道为空轨道，故C错误；同一能级上的同一轨道上最多排两个电子，两个电子的自旋方向不同，则其运动状态肯定不同，所以在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同，故D正确。
四、电子云与原子轨道
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
学习
目标
第3课时
电子云与原子轨道
PART
01
PART
02
知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。
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——电子云
1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。
α粒子散射实验
思考：原子核外的电子运动状态是怎么样呢？
四、电子云与原子轨道
四、电子云与原子轨道
(1)概率密度：表示电子在某处出现的概率P与该处体积V的比值（即某处单位体积内电子出现的概率）
ρ＝
P
V
思考1：如何形象的描述概率密度呢？
思考2：概率密度分布图中小点代表什么含义？
小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大（电子出现的几率越大）。
图1-7 氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图
1、概率密度（ρ）
—概率密度分布图
小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的机会的多少。
四、电子云与原子轨道
1、概率密度（ρ）
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概
率密度分布的形象化描述。不代表电子的运动轨迹。
四、电子云与原子轨道
2、电子云
（1）含义：
电子云图很形象直观，但是很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
电子云：只是形象地表示电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。
3、电子云轮廓图
（2）如何绘制电子云轮廓图：
（1）绘制目的：
表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。
把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来。
四、电子云与原子轨道
电子云轮廓图的绘制过程
球形轮廓图
x
y
z
（3）电子云形状：
球形
哑铃形
1
3、电子云轮廓图
四、电子云与原子轨道
s电子云
3、电子云轮廓图
所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s电子云半径越大。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逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
s电子云只有一种空间伸展方向。
①s电子云—球形
图1-9 同一原子的s电子的电子云轮廓图
四、电子云与原子轨道
p电子云
3、电子云轮廓图
②p电子云—哑铃形
p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。
无论2p、3p还是4p…..都有3个相互垂直的电子云(3种空间伸展方向)，分别称为
Px、Py、Pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。
同一能层中px、py、pz的能量相同，即Epx=Epy =Epz
除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。
图1-11 2px、2py 、2pz电子云轮廓图
③d电子云——花瓣形或双哑铃形。
有5种空间伸展方向,
分别用dxy,dxz,dyz , dx2-y2,dz2表示。
④f 电子云轮廓图有7种空间伸展方向。
四、电子云与原子轨道
3、电子云轮廓图
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原子轨道。
四、电子云与原子轨道
4、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。
各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。
(3）原子轨道的形状：
①s电子的原子轨道呈球形。只有一种空间伸展方向, 所以s能级只有1个原子轨道。
能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形。有3种空间伸展方向, 所以p能级有3个原子轨道。
③d电子的原子轨道呈花瓣形或双哑铃形。有5种空间伸展方向,所以d能级有5个原子轨道。
④f 电子有7种空间伸展方向,所以f能级有7个原子轨道。
(1)定义：
（2）表示：
能层 能级 原子轨道数 原子轨道名称 原子轨道的形状和取向 K 1s 1 1s 球形 ——
L 2s 1 2s 球形 ——
2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 互相垂直
M 3s 1 3s 球形 ——
3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 互相垂直
3d 5 …… …… ……
N 4s 1 4s 球形 ——
4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 互相垂直
4d 5 …… …… …...
4f 7 …… …… ……
（4）不同能层的能级、原子轨道数、原子轨道名称以及形状和取向
原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目=n2。
四、电子云与原子轨道
小结：原子轨道与能层序数的关系
1.不同能层的同种能级的原子轨道形状 ，只是 不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越 。
2.s能级只有 个原子轨道。p能级有 个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量 。
3.原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数=n2
相同
半径
大
1
3
相同
四、电子云与原子轨道
微观粒子可视化1： 1s~2p原子轨道
四、电子云与原子轨道
4、原子轨道
微观粒子可视化2： 1s~2p原子轨道的叠加
四、电子云与原子轨道
4、原子轨道
应用体验
1.正误判断
(1)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( )
(2)1s电子云示意图中一个小点表示一个自由运动的电子( )
(3)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道( )
(4)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(5)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等( )
×
×
√
×
√
四、电子云与原子轨道
1．如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是( )
A.电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴
D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向
【解析】选D。电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我们常说的原子轨道图，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz三个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。
四、电子云与原子轨道
2．下列说法中正确的是( )
A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
C．3d3表示3d能级有3个轨道
D．ns能级的原子轨道图可表示为
【解析】选D。电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故A错误；小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故B错误；3d3表示3d能级有3个电子，故C错误；ns能级的电子云呈球形，所以可以用该图表示该能级的原子轨道，故D正确。
四、电子云与原子轨道
3.下列有关说法正确的是( )
A．每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高
B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹
C．教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的
D．每个能层都有p能级，p能级都有3个原子轨道
【解析】选A。每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高，故A正确；电子云表示的是电子在核外某处出现的概率，不是电子运动后留下的痕迹，故B错误；电子云是电子在核外运动的概率密度分布的形象化描述，实际不存在，故C错误；第一能层没有p能级，故D错误。
四、电子云与原子轨道
4．下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道
D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
【解析】选D。电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转，只是在某个区域出现的概率大些，故A错误；能层数为3时，只有3s、3p、3d轨道，故B错误；氢原子有多个轨道，只有一个轨道上有电子，其他轨道为空轨道，故C错误；同一能级上的同一轨道上最多排两个电子，两个电子的自旋方向不同，则其运动状态肯定不同，所以在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同，故D正确。
四、电子云与原子轨道