(1)原子结构第3课时高二化学教学课件（人教版20(1)9选择性必修2）

第一章

第一节原子结构0第3课时：电子云与原子轨道19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。第一排：欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽·居里、亨得里克·洛仑兹、阿尔伯特·爱因斯坦、保罗·朗之万、Ch.E.Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森第二排：彼得·德拜、马丁·努森、威廉·劳伦斯·布拉格、HendrikAnthonyKramers、保罗·狄拉克、亚瑟·康普顿、路易·德布罗意、马克斯·波恩、尼尔斯·玻尔第三排：奥古斯特·皮卡尔德、E.Henriot、保罗·埃伦费斯特、Ed.Herzen、ThéophiledeDonder、欧文·薛定谔、E.Verschaffelt、沃尔夫冈·泡利、沃纳·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里渊1927年第五届索尔维会议量子力学的发展量子&量子化一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如：“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位。而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。例如：在原子中，电子的能量是可量子化的，这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克量子力学的发展对于原子科学家最感兴趣的是——原子核外的电子是如何运动的？原子核外的电子是如何排布的？1913年

电子分层排布模型丹麦科学家玻尔

研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型(1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在

原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。获得了1922年的诺贝尔物理学奖资料在线宏观物体的运动轨迹电子的运动轨迹是什么样子？核外电子的运动宏观物体电子质量很大速度较慢空间大轨迹可描述（画图或函数描述）核外电子运动有何特点?问题探究很小很快(接近光速)极小不可确定德国物理学家、量子力学的创立者海森堡1920年发表著名的海森堡测不准原理1932年获诺贝尔物理学奖

无法同时精确测量某个电子在某一时刻的位置和速率1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。核外电子的运动特点量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。薛定谔方程1926～1935年现代电子云模型1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。资料在线2.氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小黑点越密，表明概率密度越大。1.概率密度

含义：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用ρ表示一、电子云由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云电子云图难绘制电子云轮廓图一、电子云3.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。电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。(1)含义：(2)电子云轮廓图①绘制电子云轮廓图的目的：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。②绘制电子云轮廓图：把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来。一、电子云4.电子云轮廓图的特点和规律(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。

(2)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。(3)s电子云只有一种空间伸展方向。(4)除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。同一原子的s电子的电子云轮廓图①p电子云轮廓图是哑铃状或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。②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。③同一能层中px、py、pz的能量相同。yxzyxzyxzPz、Py、Px的电子云④d电子云轮廓图是花瓣形或双哑铃形，有5种空间伸展方向ns原子轨道只有1个nd原子轨道有5个np原子轨道有3个nf原子轨道有7个二、原子轨道能层序数越大，原子轨道的半径越大。1s2s3s4s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。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K1s11s球形——L2s12s球形——2p32px、2py、2pz哑铃形互相垂直M3s13s球形——3p33px、3py、3pz哑铃形互相垂直3d5………………N4s14s球形——4p34px、4py、4pz哑铃形互相垂直4d5……………...4f7………………二、原子轨道不同能层的能级、原子轨道数、原子轨道名称以及形状和取向(P14)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目=n21.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？提示轨道图形、形状、数目、最多容纳电子数等不同。2.不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓分别相同吗？能量分别相同吗？提示电子云轮廓相同(s轨道均为球形，p轨道均为哑铃形)；能量不同(能层序数越大，能量越高)。【思考与讨论】3.基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种？填充在7个轨道中的元素有几种？提示s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。小结：原子轨道的特点1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大；3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同4.s能级只有1个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。5.原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2第一节原子的结构与性质第3课时电子云原子轨道概率密度分布图电子云图概念形状各能级所含有原子轨道数目表达公式相同原子的s电子的电子云轮廓图px、py、pz的电子云轮廓图概念含义形状：s电子云——球形，p电子云——哑铃形原子轨道与能层序数的关系能层、能级和原子轨道之间的关系课堂小结1.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是()A.图1中的每个小黑点表示1个电子B.图2表示1s电子只能在球体内出现C.图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴D.图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置C课堂练习2.下列说法正确的是()A.不同的原子轨道形状一定不相同B.p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形C.2p能级有3个p轨道D.氢原子的电子运动轨迹呈球形C3.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.ns能级的原子轨道图可表示为C.3d3表示3d能级有3个轨道D.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B课堂练习4.(1)可正确表示原子轨道的是_____(填字母)。A.2s B.2dC.3p D.3fAC(2)如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题：①s能级的原子轨道呈____形，每个s能级有___个原子轨道；p能级的原子轨道分别相对于x、y、z轴_____，每个p能级有___个原子轨道。②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与_________有关，_______