1.1.2 电子云和原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件(共28张PPT) 2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.2 电子云和原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件(共28张PPT) 2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-07 13:38:26 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
概念
0 1
1913年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行
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分布。
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=P/V
四、电子云与原子轨道
规律
0 1
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
小点越密，表明概率密度越大
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
电子云图
0 1
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
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分布的形象化描述。
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
电子云轮廓图
0 2
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
电子云轮廓图的绘制过程
概念
0 1
绘制电子云轮廓图的目的是表示 的形状,对核外电子的 有一个形象化的简便描述。绘制电子云轮廓图时,把电子在原子核外空间出现概率P= 的空间圈出来。
电子云轮廓
空间运动状态
90%
电子云轮廓形状
0 2
电子云轮廓图的绘制过程
(1)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
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，电子云越来越向更大的空间扩展
电子云轮廓形状
0 2
右下角x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向
(2)p电子云的形状是哑铃状的
有3个互向垂直电子云分别称为Px、Py、Pz
电子云轮廓形状
0 2
p电子云形状
电子云轮廓形状
0 2
p电子云形状
概念
0 1
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。
规律
0 2
ns能级各有 个轨道，np能级各有 个轨道，
nd能级各有 个轨道，nf能级各有 个轨道。
1
5
7
3
能层数 K L M N O P Q n
能级数 1 2 3 4 5 6 7
轨道数 1 4 9 16 25 36 49
一、原子核外电子的排布规则
在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 ，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
2
相反
1.泡利原理
2.电子排布的轨道表示式（电子排布图）
8O的轨道表示式如下：
根据上面回答下列问题：
（1）简并轨道： 。
能量相同的原子轨道
一、原子核外电子的排布规则
（2）电子对： 。
（3）单电子： 。
（4）自旋平行： 。
（5）在氧原子中，有 对电子对，有 个单电子。
（6）在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子
箭头同向的单电子称为自旋平行
3
2
5
8
2.电子排布的轨道表示式（电子排布图）
一、原子核外电子的排布规则
（1）内容：基态原子中，填入 的电子总是先单独分占，且自旋平行。
（2）特例
在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有_____的能量和 的稳定性。
简并轨道
较低
较大
如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
3.洪特规则
一、原子核外电子的排布规则
（1）内容：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量最低。
（2）因素：整个原子的能量由 、
和 三个因素共同决定。
能量最低
核电荷数
电子数
电子状态
4.能量最低原理
一、原子核外电子的排布规则
1. 为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。
根据构造原理，3d能量大于4s能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。
提示
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
2.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是（ ）
A. B.
C. D.
根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上；
B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背；
D中的排布符合洪特规则，能量最低。
D
解析
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
3. 写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。
15P： ，有 对电子对，有 个单电子。
25Mn：_____________________________________________________________，有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满。
6
3
15
5
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
4.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________（填序号，下同)，违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是____，违反泡利原理的是____。
① Ca2＋：1s22s22p63s23p6
② F－：1s22s23p6
③ P：
④ Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑤ Mg2＋：1s22s22p6
⑥ C：
①④⑤
⑥
②
③
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
归纳总结
注意
书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
返回
二、核外电子的表示方法
电子排布式 含义 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
意义 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
电子排布式与轨道表示式的比较
二、核外电子的表示方法
简化电子排布式 含义 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原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
意义 避免书写电子排布式过于繁琐
实例 K：[Ar]4s1
轨道表 示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态
实例 Al：
二、核外电子的表示方法
理解应用
1. 以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（ ）
A. B.
C. 1s2 D.
2. 按要求填空。
（1）17Cl的电子排布式：________________。
（2）17Cl的价电子排布式：_______。
（3）17Cl－的电子式：_____________。
1s22s22p63s23p5
D
3s23p5
二、核外电子的表示方法
（4）17Cl的价电子轨道表示式：__________________。
（5）17Cl的原子结构示意图：________。
（6）第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：_________________________________。
[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1
解析
第四周期最外层只有1个电子的基态原子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p轨道应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。
二、核外电子的表示方法
3. （1）氧元素基态原子核外未成对电子数为____个，第三周期中有两个成单电子的元素符号________(填一种即可)，M层上有2对成对电子的原子最外层共有___种不同运动状态的电子。
O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，故未成对电子数是2。第三周期中有两个未成对电子(单电子)的元素的价电子排布式为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S。M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。
2
Si(或S)
6
理解应用
解析
二、核外电子的表示方法
(2)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式：______________________________________________________________________________________。
具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。
C：2s22p2，Si：3s23p2，Ge：4s24p2，O：2s22p4，S：3s23p4，Se：4s24p4，
Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
解析
二、核外电子的表示方法
（3）某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为______，该元素原子核外有___个能层，___个能级，___个原子轨道，有___个单电子。
先利用能级顺序和排布规律排出其电子排布式：1s22s22p63s23p6 3d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，得出该元素原子核外有8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道（s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道），3个单电子。
4s24p3
4
8
18
3
解析
二、核外电子的表示方法
归纳总结
熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
返回
熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
返回
归纳总结
概念
0 1
1913年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行
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分布。
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=P/V
四、电子云与原子轨道
规律
0 1
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
小点越密，表明概率密度越大
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
电子云图
0 1
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
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分布的形象化描述。
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
电子云轮廓图
0 2
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
电子云轮廓图的绘制过程
概念
0 1
绘制电子云轮廓图的目的是表示 的形状,对核外电子的 有一个形象化的简便描述。绘制电子云轮廓图时,把电子在原子核外空间出现概率P= 的空间圈出来。
电子云轮廓
空间运动状态
90%
电子云轮廓形状
0 2
电子云轮廓图的绘制过程
(1)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
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，电子云越来越向更大的空间扩展
电子云轮廓形状
0 2
右下角x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向
(2)p电子云的形状是哑铃状的
有3个互向垂直电子云分别称为Px、Py、Pz
电子云轮廓形状
0 2
p电子云形状
电子云轮廓形状
0 2
p电子云形状
概念
0 1
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。
规律
0 2
ns能级各有 个轨道，np能级各有 个轨道，
nd能级各有 个轨道，nf能级各有 个轨道。
1
5
7
3
能层数 K L M N O P Q n
能级数 1 2 3 4 5 6 7
轨道数 1 4 9 16 25 36 49
一、原子核外电子的排布规则
在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 ，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。
2
相反
1.泡利原理
2.电子排布的轨道表示式（电子排布图）
8O的轨道表示式如下：
根据上面回答下列问题：
（1）简并轨道： 。
能量相同的原子轨道
一、原子核外电子的排布规则
（2）电子对： 。
（3）单电子： 。
（4）自旋平行： 。
（5）在氧原子中，有 对电子对，有 个单电子。
（6）在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子
箭头同向的单电子称为自旋平行
3
2
5
8
2.电子排布的轨道表示式（电子排布图）
一、原子核外电子的排布规则
（1）内容：基态原子中，填入 的电子总是先单独分占，且自旋平行。
（2）特例
在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有_____的能量和 的稳定性。
简并轨道
较低
较大
如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
3.洪特规则
一、原子核外电子的排布规则
（1）内容：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量最低。
（2）因素：整个原子的能量由 、
和 三个因素共同决定。
能量最低
核电荷数
电子数
电子状态
4.能量最低原理
一、原子核外电子的排布规则
1. 为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。
根据构造原理，3d能量大于4s能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。
提示
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
2.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是（ ）
A. B.
C. D.
根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上；
B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背；
D中的排布符合洪特规则，能量最低。
D
解析
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
3. 写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。
15P： ，有 对电子对，有 个单电子。
25Mn：_____________________________________________________________，有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满。
6
3
15
5
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
4.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________（填序号，下同)，违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是____，违反泡利原理的是____。
① Ca2＋：1s22s22p63s23p6
② F－：1s22s23p6
③ P：
④ Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑤ Mg2＋：1s22s22p6
⑥ C：
①④⑤
⑥
②
③
深度思考
一、原子核外电子的排布规则
归纳总结
注意
书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
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二、核外电子的表示方法
电子排布式 含义 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
意义 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
电子排布式与轨道表示式的比较
二、核外电子的表示方法
简化电子排布式 含义 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原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
意义 避免书写电子排布式过于繁琐
实例 K：[Ar]4s1
轨道表 示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态
实例 Al：
二、核外电子的表示方法
理解应用
1. 以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是（ ）
A. B.
C. 1s2 D.
2. 按要求填空。
（1）17Cl的电子排布式：________________。
（2）17Cl的价电子排布式：_______。
（3）17Cl－的电子式：_____________。
1s22s22p63s23p5
D
3s23p5
二、核外电子的表示方法
（4）17Cl的价电子轨道表示式：__________________。
（5）17Cl的原子结构示意图：________。
（6）第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：_________________________________。
[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1
解析
第四周期最外层只有1个电子的基态原子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p轨道应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。
二、核外电子的表示方法
3. （1）氧元素基态原子核外未成对电子数为____个，第三周期中有两个成单电子的元素符号________(填一种即可)，M层上有2对成对电子的原子最外层共有___种不同运动状态的电子。
O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，故未成对电子数是2。第三周期中有两个未成对电子(单电子)的元素的价电子排布式为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S。M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。
2
Si(或S)
6
理解应用
解析
二、核外电子的表示方法
(2)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式：______________________________________________________________________________________。
具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。
C：2s22p2，Si：3s23p2，Ge：4s24p2，O：2s22p4，S：3s23p4，Se：4s24p4，
Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
解析
二、核外电子的表示方法
（3）某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为______，该元素原子核外有___个能层，___个能级，___个原子轨道，有___个单电子。
先利用能级顺序和排布规律排出其电子排布式：1s22s22p63s23p6 3d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，得出该元素原子核外有8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道（s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道），3个单电子。
4s24p3
4
8
18
3
解析
二、核外电子的表示方法
归纳总结
熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
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熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
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