《电子云与原子轨道-泡利原理、洪特规则、能量最低原理》课件

《电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理》一

认识理解电子云、原子轨道重难归纳1.正确认识电子云。(1)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。电子云图中小点越密,表示电子出现的概率密度越大。电子云的外围形状具有不规则性。(2)电子云图中的小点并不代表电子,小点的数目也不代表电子真实出现的次数。2.正确认识原子轨道。(1)原子轨道与宏观物体的运动轨迹不同,它是量子力学描述电子在原子核外的一个空间运动状态。(2)电子云轮廓图是对原子轨道的形象描述。(3)s能级只有1个原子轨道。p能级有3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的能量相同。(4)原子轨道数与能层序数(n)的关系:原子轨道数目=n2。在进行原子光谱实验时,钠原子中处于N层的电子跃迁到M层时,会产生多条谱线。钠原子的部分光谱如图所示:利用原子轨道的相关知识解释钠原子中处于N层的电子跃迁到M层时,为什么会产生多条谱线?提示:M层中含有s、p、d能级,三个能级分别含有1、3、5个原子轨道;N层中含有s、p、d、f能级,四个能级分别含有1、3、5、7个原子轨道。不同能级能量不同,所以电子从N层中的不同原子轨道跃迁到M层中不同能级的原子轨道,释放的能量不同,会得到多条谱线。典例剖析如图是s能级和p能级的原子轨道图,下列说法正确的是(

)。A.s能级和p能级的原子轨道形状相同B.每个p能级都有6个原子轨道C.s能级的原子轨道半径与能层序数有关D.钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动答案:C解析:s轨道为球形,p轨道为哑铃形,A项错误。每个p能级只有3个原子轨道,B项错误。能层序数越小,s能级的原子轨道半径越小,C项正确。钠原子的电子在6个原子轨道上高速运动,D项错误。易错警示电子云和原子轨道的理解误区:(1)忽视不同能层中相同字母代号的能级的电子云或原子轨道形状相同,但大小不同。(2)忽视电子云或原子轨道形状取决于其类型,而与电子数目无关。学以致用1.下列各能级中原子轨道数最多的是(

)。A.7s B.6p

C.5d

D.4f答案:D解析:ns能级有1个原子轨道,np能级有3个原子轨道,nd能级有5个原子轨道,nf能级有7个原子轨道。2.下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是(

)。A.在同一原子中,2p、3p、4p……能级的原子轨道数依次增多B.在同一能级上运动的电子,其能量一定相同C.在同一能级上运动的电子,其运动状态有可能相同D.在同一原子中,1s、2s、3s、4s……能级的原子轨道的平均半径相同答案:B解析:在同一原子中,任一能层的p能级都有三个互相垂直的原子轨道,A项错误。决定电子能量的是能层和能级,也就是说,处于同一能层相同能级上的电子,即使处在不同的原子轨道上,其能量也是相同的,B项正确。同一原子中没有运动状态完全相同的两个电子,C项错误。虽然s能级的原子轨道的形状都是球形,但按照1s、2s、3s、4s……的顺序,电子的能量依次增高,电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大,电子云向更大的空间扩展,原子轨道的平均半径逐渐增大,D项错误。二

核外电子排布的规则与特例重难归纳1.基态原子核外电子排布的规则。基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则,涉及原子核外多个电子排布时,要综合考虑三条原理或规则,不能顾此失彼。2.洪特规则的特例。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,具有较低的能量和较大的稳定性。如基态24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。基态29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(1)下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子?为什么?提示:根据泡利原理可知,在一个原子轨道里的两个电子应自旋相反,A项为硼的基态原子。(2)下列轨道表示式的书写分别违背了什么原则?提示:①②③违背了洪特规则,当电子排布在简并轨道上时,原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋平行。④违背了泡利原理,一个原子轨道最多只能容纳2个电子,而且这2个电子的自旋相反。典例剖析某基态原子的最外层电子排布为3s23p2,下列对其核外电子运动的说法错误的是(

)。A.有4种不同伸展方向的原子轨道B.有5种不同能量的电子C.最外层电子占据2个原子轨道D.有14种不同运动状态的电子答案:C解析:由题给信息知,该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,共有14个电子,为基态硅原子,故有14种不同运动状态的电子,D项正确。核外电子占据2种轨道,即s轨道和p轨道,s轨道为球形,只有1种伸展方向,p轨道有3种伸展方向,则共有4种不同伸展方向的原子轨道,A项正确。根据电子排布式为1s22s22p63s23p2,可知有5种不同能量的电子,B项正确。根据最外层电子轨道表示式

,可知最外层电子占据3个原子轨道,C项错误。规律总结描述多电子原子中电子的运动状态时,应该从能层、能级、原子轨道、自旋状态四个方面来描述,处于同一能层、同一能级、同一原子轨道上的两个电子的自旋相反,故原子中不可能有两个运动状态完全相同的电子。如氟原子的电子排布可表示为

,所以氟原子核外9个电子的运动状态互不相同。学以致用1.(2020湖北黄石高二上期末)现代物质结构理论证实原子的电子排布遵循一定的规律,下列说法正确的是(

)。答案:B2.某原子核外共有6个电子,分布在K层与L层上,下列关于其基态原子L层的轨道表示式正确的是(

)。答案:D解析:K层容纳2个电子,所以L层容纳4个电子,L层有2s