选修3：电子云和原子轨道课件

第一章原子结构与性质第一节原子结构第三课时1.了解原子核外电子的运动规律2.了解电子云和原子轨道的涵义3.掌握泡利原理和洪特规则【学习目标】【重点难点】1.通过S电子云、P电子云的轮廓图，加深对电子云和原子轨道涵义的理解。2.学会运用能量最低原理、泡利原理、洪特规则解释核外电子排布特点及特殊性质。

目标导航(一)电子的运动与宏观物体的运动有何不同?宏观物体运动特征：可以准确测出某一时刻的运动速度和所在的位置；可以描画出其运动轨迹。核外电子运动特征：质量很小；运动空间很小；运动很快，无法预计电子在某一刻所在的位置，也无法描绘出运动轨迹。【思考与交流1】【思考与交流2】(二)如何描述核外电子的运动状态?概率密度:描述电子在核外空间某处出现的概率1.氢原子的1S电子在核外出现的概率密度分布图是如何得来的？用相机把不同时刻电子在核外出现的位置拍摄下来,再把若干张照片叠印起来。电子运动模拟视频氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图电子云(1).小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。(2).小黑点的疏密表示概率密度的大小，即小黑点越密，表明电子在此区域内出现的机会越多，概率密度也就越大。(3).从概率密度分布图来看，把电子在原子核外空间一定范围内出现的几率统计起来，好似在原子核周围笼罩一团带负电的云雾，所以人们形象地称作“电子云”，而实际上并不存在。2.电子云图中的小黑点的含义是什么？小黑点的疏密表示什么？什么叫电子云？3.什么叫电子云轮廓图？氢原子1S电子云轮廓图的绘制作过程4.原子轨道(电子云轮廓图)有何特点？(1)英文字母相同的不同能级的原子轨道形状是否完全相同？nS和nP能级的原子轨道各有什么特点？为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态有一个形象化的简单描述，把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。S电子的电子云轮廓或电子云或原子轨道呈球形，即nS能级只有一个原子轨道，能层序数n越大(电子能量越高)，原子轨道半径越大S电子的电子云轮廓图nS能级原子轨道图P电子云轮廓图或P电子云或P能级的原子轨道是哑铃形的,每个nP能级有3个电子云或有3个原子轨道,它们相互垂直,分别称为Px,Py,PZ。在同一能层中Px,Py,PZ的能量相同P电子的电子云轮廓图或nP能级的原子轨道图spfd(2).各能级所包含的原子轨道数目各为多少？ns能级各有1个原子轨道；np能级各有3个原子轨道；nd能级各有5个原子轨道；nf能级各有7个原子轨道一个方框表示一个原子轨道能层原子轨道类型原子轨道数目可容纳电子数1234n1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n2——2818322n2(3)各能层、各能级、每个轨道最多容纳的电子数它们间有何关系？【思考与交流】根据碳、氮、氧元素基态原子的电子排布图回答下列问题CNO(一)1.什么叫电子排布图？电子排布式(轨道表示图)用每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，箭头方向表示电子的自旋状态的式子。如镁原子的电子排布式、电子排布图1s22s22p63s2

六.基态原子的核外电子排布遵循哪些规则？结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的能层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。

2.请写出氟、硫、钙的结构示意图、电子排布式、电子排布图，并说出这3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。

核

外

电

子

填

充

顺

序

图能量7654321(二)3、电子在原子轨道上按什么是顺序排布才能使整个原子处于能量最低状态？4.每个原子轨道最多能容纳几个电子？填充在同一轨道中的电子运动方向有何关系？5.当电子排在同一个能级内时有什么规律？每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反(顺时针、逆时针)的电子。---泡利原理当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。---洪特规则↑↓↑↓↑↑↑（二）、核外电子排布规则1.最低能量原理──原子核外电子总是尽先占据能量最低的轨道，只有当能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量逐渐升高的轨道，也就是尽可能使整个原子的能量处于最低状态

2.泡利不相容原理──每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反。3.洪特规则──电子在等价轨道（能量相同的轨道或同一能级的原子轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。这种排布，电子的能量最低。1.根据构造原理，基态铬原子的电子排布式为〔Ar〕3d44s2但实际上铬的电子排布式是〔Ar〕3d54s1，思考并讨论其原因，依据此原理写出铜的电子排布式和电子排布图【思考与交流】24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1Cr29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1Cu4.洪特规则的补充等价轨道（同一能级）的电子排布为全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）状态时，整个原子处于能量最低状态，具有较大的稳定性。如24Cr、29Cu2.写出Fe、Fe2+、Fe3+的电子排布式，并分析Fe2+、Fe3+哪个更稳定？铁原子的电子排布图↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特规则泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s判断下列基态原子的电子排布式或电子排布图是否正确；如不正确说明它违反了什么原理？Al：1s22s22p63s13p2Cl：1s22s22p63s23p5S：1s22s22p63s33p3K：1s22s22p63s23p63d124Cr：1s22s22p63s23p63d44s2【课堂练习】1.原子轨道的能量高低比较(1)Ens<Enp<End<Enf(2)E1s<E2s<E3s<E4s(4)同能层同能级的各原子轨道能量相等：2Px＝2Py＝2Pz(1)能量最低原理(2)泡利不相容原理(3)洪特规则2.原子核外电子排布遵循的原理和规则3.原子核外电子排布的表达式【归纳内化】(3)Ens<E(n-2)f<E(n-1)d<

Enp

解答基态原子电子排布问题的一般思路：确定原子序数能量最低原则能级排布泡利不相容原理洪特规则电子排布图↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓1.其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）ABCDC【应用拓展】↑↑↑↓↑↓↑↑↑↑↑↓2.当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是（）A.碳原子由基态变为激发态B.碳原子由激发态变为基态C.碳原子要从外界环境中吸收能量D.碳原子要向外界环境释放能量AC

1s2s2p3s3p3d3．下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）A.氢原子的3s轨道能量较3p能级低B.锂原子的2s与5s轨道皆为球形分布C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多D.能层n＝4的原子轨道最多可容纳16个电子CD4、以下是表示铁原子的3种不同化学用语。

结构示意图电子排布式电子排布图（轨道表示式）铁原子1s22s22p63s23p63d64s2请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。

结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。

5、某元素原子序数为24，试问：(1)该元素电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(2)它有个能层；个能级；占有

个原子轨道。(3)此元素有个未成对电子；它的价电子数是。647156（4）位于

周期

族。nP能级的原子轨道图d电子的电子云轮廓图或nd能级原子轨道呈花瓣形s能级的原子轨道图d电子的电子云轮廓图或nd能级的原子轨道图