人教高中化学选修 物质结构与性质 原子结构时PPT教案

1、人教高中化学选修人教高中化学选修 物质结构与性质物质结构与性质 原原子结构时子结构时 【教学目标教学目标】1.1.了解核外电子的运动状态即原子轨道了解核外电子的运动状态即原子轨道2.2.了解泡利原理和洪特规则了解泡利原理和洪特规则3.3.理解满足基态原子的条件理解满足基态原子的条件4.4.学会用电子排布图表示核外电子排布规律学会用电子排布图表示核外电子排布规律电子云与原子轨道电子云与原子轨道第1页/共37页思考：思考：五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道电子云与原子轨道电子云与原子轨道第2页/共37页 核外电子核外电子质量小质量小( (只有只有9.119.111010-31 -31 kg)

2、kg)，运动运动空间小空间小（相对于宏观物体而言），（相对于宏观物体而言），运动速率大运动速率大( (近近光速光速) )。核外电子运动的特征核外电子运动的特征无确定的轨道无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少其在核外空间某处出现的机会的多少( (概率概率) )。测不准原理测不准原理( (海森堡海森堡) )电子云与原子轨道电子云与原子轨道第3页/共37页电子云电子云: :电子在原子核外出现的概率分布图。电子在原子核外出现的概率分布图。1s1s电子在原子核外出现的概率

3、分布图电子在原子核外出现的概率分布图 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述【阅读阅读】P9电子云与原子轨道电子云与原子轨道第4页/共37页 电子云电子云只是形象地表示只是形象地表示 电子出现在各点的电子出现在各点的概率概率高低高低, ,而实际上并不存在。而实际上并不存在。 小黑点不表示电小黑点不表示电子，只表示电子在子，只表示电子在这里出现过一次。这里出现过一次。小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示电子在核外空间内电子在核外空间内出现的机会的多少。出现的机会的多少。电子云与原子轨道电子云与原子轨道第5页/共37页电子轮廓图的制作 常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%90%的空

4、间的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道。 P P10 10 最后一段最后一段电子云与原子轨道电子云与原子轨道第6页/共37页电子云轮廓图电子云轮廓图原子轨道原子轨道S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的. .电子云与原子轨道电子云与原子轨道第7页/共37页电子云形状电子云形状s s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；电子出现的机会相同；p p电子云呈电子云呈哑铃形哑铃形 ( (或或纺锤形纺锤形) )；d d电子云是花瓣形；电子云是花瓣形；f f电子云更为复杂。电子云更为

5、复杂。原子轨道原子轨道电子云与原子轨道电子云与原子轨道第8页/共37页S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图* * S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的* * 能层序数能层序数n n越大越大, ,原子轨道半径越大原子轨道半径越大电子云与原子轨道电子云与原子轨道第9页/共37页xyzxyzxyz* * P P能级的原子轨道是哑能级的原子轨道是哑铃形的铃形的, ,每个每个P P能级有能级有3 3个个原子轨道原子轨道, ,它们相互垂直它们相互垂直, ,分别以分别以P Px x,P ,Py y,P ,PZ Z表示表示。 P P能级的原子轨道图能级的原子轨道图电子云与原子轨道电子云

6、与原子轨道第10页/共37页五、电子云与原子轨道2. 2. 原子轨道原子轨道d d能能级级的的原原子子轨轨道道图图电子云与原子轨道电子云与原子轨道第11页/共37页d能级的原子轨道图电子云与原子轨道电子云与原子轨道第12页/共37页f f能级的原子轨道图能级的原子轨道图电子云与原子轨道电子云与原子轨道第13页/共37页思考：思考：回忆回忆 s p d f s p d f 能级分别最多容纳电子个数？能级分别最多容纳电子个数？P5 第二段最后一句话第二段最后一句话电子云与原子轨道电子云与原子轨道第14页/共37页观察下图，这些图称为原子的观察下图，这些图称为原子的电子排布图电子排布图。1.1.每个

7、原子轨道最多只能容纳几个电子？每个原子轨道最多只能容纳几个电子？科学探科学探究究 1 1个原子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2 2个电子，且自个电子，且自旋方向相反旋方向相反( (顺时针、逆时针顺时针、逆时针) )。 -泡利原泡利原理理泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第15页/共37页 泡利泡利(Pauli),(Pauli),奥地利科学家奥地利科学家, ,对于量子力学的形成以及原子结构对于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重大的贡献，获得理论的发展有重大的贡献，获得19451945年诺贝尔物理奖。他对科学理年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深刻的洞察力，语锋犀利，论有着很深

8、刻的洞察力，语锋犀利，被称为被称为“理论物理学的心脏理论物理学的心脏” 。 泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第16页/共37页泡利原理泡利原理 一个原子轨道中最多只一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总此时体系最稳定，原子的总能量最低。能量最低。 泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第17页/共37页泡利不相容原理泡利不相容原理电子排布式电子排布式1s 2s电子排布图电子排布图 用一个表示一个原子轨道，用一个表示一个原子轨道，在中用在中用“”或或“”表示该轨表示该轨道上排入的电子。道上排入

9、的电子。Li: 1s22s1泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第18页/共37页观察下图，这些图称为原子的观察下图，这些图称为原子的电子排布图电子排布图。2.2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？当电子排在同一个能级内时，有什么规律？科学探科学探究究 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单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。独占据一个轨道，而且自旋方向相同。-洪特规则洪特规则泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第19页/共37页洪特规则洪特规则 对于基态原子，电子在能量相对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占同的轨道上排布

10、时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。不同的轨道并且自旋方向相同。 C ：1s2 2s22p2泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第20页/共37页1. .每个原子轨道上最多能容纳每个原子轨道上最多能容纳_个电子，个电子，且自旋方向且自旋方向_科学研究科学研究2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是总是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特规则洪特规则2不同不同泡利原理泡利原理首先单独占一个轨道首先单独占一个轨道相同相同NOC泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第21页/共37页泡利原理和洪

11、特规则泡利原理和洪特规则第22页/共37页练习：练习：写出写出 24Cr 29Cu 电子排布式电子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：洪特规则特例： 泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第23页/共37页洪特规则特例：洪特规则特例： 相对稳定的状相对稳定的状态态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第24页/共37页铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则

12、洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第25页/共37页 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整个原子处整个原子处于能量最低状态于能量最低状态”，而不是说电子填充到，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使则都使“整个原子处于能量最低状态整个原子处于能量最低状态”。注意：注意：泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第26页/共37页小结：核外电子排布规则小结：核外电子排布规则1.1.能量最低原理能量最低原理 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 3.3.洪特规则

13、洪特规则 泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第27页/共37页其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（ ）ABCDC泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第28页/共37页当碳原子的核外电子排布由当碳原子的核外电子排布由转变为转变为时，下列说法正确的是时，下列说法正确的是 （ ）A.A.碳原子由基态变为激发态碳原子由基态变为激发态 B.B.碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态C.C.碳原子要从外界环境中吸收能量碳原子要从外界环境中吸收能量D.D.碳原子要向外界环境释放能量碳原子要向外界环境释放能量A C 1s2s2p3s3p3d泡

14、利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第29页/共37页1 1、下列有关原子轨道的叙述中不正确的（、下列有关原子轨道的叙述中不正确的（ ） A.A.氢原子的氢原子的3s3s轨道能量较轨道能量较3p3p能级低能级低 B.B.锂原子的锂原子的2s2s与与5s 5s 轨道皆为球形分布轨道皆为球形分布 C.pC.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，增加，p p能级原子轨道也在增多能级原子轨道也在增多 D.D.能层能层n n4 4的原子轨道最多可容纳的原子轨道最多可容纳1616个电子个电子课堂练习课堂练习CD泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第30页/共37

15、页2 2、基态碳原子的最外能层的各能级中，、基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（电子排布的方式正确的是（ ） A B C DA B C DC课堂练习课堂练习泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第31页/共37页3 3、以下是表示铁原子的、以下是表示铁原子的3 3种不同化学用语。种不同化学用语。 结构示意图结构示意图电子排布电子排布式式电子排布图（轨道电子排布图（轨道表示式）表示式）铁铁原原子子1s22s22p63s23p63d64s2 请你通过比较、归纳，分别说出请你通过比较、归纳，分别说出3 3种不同化学用语所种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。能反映的粒子结构信息。

16、结构示意图结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数：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。及各能层上的电子数。电子排布式电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。上的电子数。电子排布图电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子：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。分布情况，自旋方向。 泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第32页/共37页4.4.某元素原子序数为某元素原子序数为2424，试问：，试问：(1)(1)该元素电子排布式：该元素电子排布式：1s1s2

17、 2 2s 2s2 22p2p6 6 3s 3s2 23p3p6 63d3d5 5 4s4s1 1(2)(2)它有它有 个能层；个能层； 个能级；占有个能级；占有 个原子轨道。个原子轨道。(3)(3)此元素有此元素有 个未成对电子；它的价电子个未成对电子；它的价电子数是数是 。6 64 47 715156 6泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则第33页/共37页核电荷数元素符号电子排布式周期表中位置Be1s22s22p63s23p129Ge5.5.填表：填表：41s1s2 22s2s2 2第第2 2周期第周期第AA族族13第第3 3周期第周期第AA族族Al221s22s22p63s23p63d24s2TiCu第第4 4周期第周期第BB族族1s22s22p63s23p63d104s1第第4 4周期第周期