【高中化学】电子云与原子轨道 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）

第一章原子结构和性质第一节原子结构第四课时电子云与原子轨道情境导入宏观物体微观粒子质量很大很小速度较慢很快(接近光速)位移可测位移、能量不可同时测定能量可测轨迹可描述(画图或函数描述)不可确定宏观、微观运动的不同1920年海森堡提出著名的海森堡测不准原理：无法同时精确测量某个电子在某个时刻的位置和动量。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。可以算出它们的概率密度分布。科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的概率核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律。四、电子云与原子轨道P12-13表示电子在核外某处出现的概率密度。【思考1】图小黑点的疏密意义是什么？核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾笼罩在原子核周围，人们形象地把它叫做“电子云”

。用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则某处电子出现的概率密度ρ=P/V。

：处于一定空间

的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。运动状态四、电子云与原子轨道P12-131.电子云电子云图绘制比较困难，常用电子云轮廓图代替。：将电子出现概率P≧90%的空间圈出来。2.电子云轮廓图如氢原子电子云轮廓图：

小蓝点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述电子云轮廓图绘制过程【思考2】分析通过H原子的电子云轮廓图，

说明其核外电子运动呈现怎样的特点？①电子云呈球形对称。②在离核近的空间电子出现的概率大，在离核远的空间电子出现的概率小。xyz:量子力学把电子在原子核外的一个

称为一个原子轨道。→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[易错警示]电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念,→电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域;→电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。(即电子云的轮廓)四、电子云与原子轨道3.原子轨道空间运动状态四、电子云与原子轨道3.原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个

称为一个原子轨道。空间运动状态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s轨道：s原子轨道呈___形对称，即在空间有_个伸展方向，故s轨道只有_个轨道。球11不同能层的电子，能量越高，离核越远，电子云半径越大(即电子云的轮廓)P轨道呈_____形，P轨道在空间有__个伸展方向，它们互相垂直，包括___、___、__共___个轨道。哑铃3px

py

pz3p轨道：（纺锤形）d轨道：d轨道在空间有__个伸展方向，即d轨道共__个轨道。55花瓣形(了解)f轨道：f轨道形状更复杂，在空间有7个伸展方向，即f轨道共7个轨道。(了解)能级符号nsnpndnf轨道数目电子云形状四、电子云与原子轨道P12-133.原子轨道总结归纳：①不同能层相同能级电子云轮廓图的形状和取向相同②能层序数越大，原子轨道的半径越大。如1s<2s<3s<4s③形状和大小相同，但取向不同的原子轨道，能量相等。如2Px、2Py、2Pz能量相等1357球形哑铃形花瓣形——P10n能层：能级个数：n轨道个数：n2电子数：2n21)在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。(

)2)同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂直。(

)3)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。(

)4)p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。(

)√√××正误判断对点训练1.下列关于电子云的叙述中不正确的是(

)A.电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形B.电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形C.电子云图说明离核越近,电子出现概率越大;离核越远,电子出现概率越小D.能级类别不同,电子云的形态也不一样B

对点训练2.观察氢原子1s电子的电子云示意图,判断下列说法正确的是(

)A.一个小点表示1个自由运动的电子B.1s原子轨道的电子云形状为圆形C.电子在1s原子轨道上运动就像地球围绕太阳旋转D.1s原子轨道电子云小点的疏密表示电子在某一位置出现概率的大小D对点训练3.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C对点训练4.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对点训练5.下列说法中正确的是A.1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布B.3p2表示3p能级有两个原子轨道C.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D.同一原子中，2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多A对点训练6.符号3px所代表的含义是A.px轨道上有3个电子

B.第三能层px轨道有3个伸展方向C.px电子云有3个伸展方向

D.第三能层沿x轴方向伸展的p轨道D对点训练五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理P141.基态原子核外电子的排布规则规则1：能量最低原理(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。能量最低即，电子优先占据能量低的电子轨道，然后依次进入能量高的轨道。(2)大多数原子的电子排布式只要根据构造原理写出就满足能量最低原理(3)24Cr、29Cu、47Ag、74Au等原子不符合构造原理，但符合洪特规则(特例)，也符合能量最低原理P16五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理P141.基态原子核外电子的排布规则规则2：泡利原理在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。P14常用↑、↓表示自旋相反的电子自旋方向相反就是自转方向相反自旋是微观粒子普遍存在的一种属性就像地球除了绕太阳运转，地球自身还会自转一样电子除了绕原子核高速运动，电子自身也自转根据构造原理、能量最低原理、泡利原理可知，基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。(泡利不相容原理)五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理P141.基态原子核外电子的排布规则规则3：洪特规则P15当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先

，而且自旋方向

。2p32p4√√╳╳单独占据一个轨道相同↑↓↑↓╳↑↓↑↓╳五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理P141.基态原子核外电子的排布规则洪特规则特例(洪特规则的补充)对于同一个能级，当电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。半充满1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1

24Cr1s22s22p63s23p63d54s129Cu

1s22s22p63s23p63d104s1

47Ag79Au1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1d轨道全充满d轨道全充满d轨道全充满五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的“轨道表示式”(又称“电子排布图”)①表示方法：用方框表示原子轨道，用↑或↓表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和轨道中的排布情况书写↑H1s8O1s1电子排布式电子排布图(轨道表示式)1s22s22p41s↑↓↑↓2s2p↓↑↑↑注意：核外电子排布图下(上)方的1s、2s、2p…表示的是轨道，

不可在其右上角表示出该轨道填充的电子数或↓1s或量子力学把电子在原子核外的一个

称为一个原子轨道。①在氧原子中，有

个电子对，有

个单电子。②在氧原子中，有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。(3)单电子：

。(4)自旋平行：

。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3258(1)简并轨道：

。(2)电子对：

。能量相同的原子轨道同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理②“电子排布图”中的相关概念问题：简并轨道有几个原子轨道就有几个空间运动状态空间运动状态基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)Li1s↑↓↑2sBe1s↑↓↑↓2sB1s↑↑↓↑↓2s2p1.请写出1～24号元素原子的轨道表示式。练一练↑↓1sHe↑1sH1.请写出1～24号元素原子的轨道表示式。练一练1s↑↑↓↑↓↑↑2s2pN1s↑↓↑↓↑↓↑↑2s2pO1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑2s2pF1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓2s2pNe↑↓1s2s2p

3s↑↓↑↑↓↑↓↑↓Na↑↓1s2s2p3s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Mg↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Al↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓Si↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↓P2p

C↑1s↑↑↓↑↓

2s1.请写出1～24号元素原子的轨道表示式。练一练↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓S↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Cl↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Ar1s2s2p3s3p

3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓Sc1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓Ti1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↓V1.请写出1～24号元素原子的轨道表示式。练一练↑↓1s2s2p3s3p4s

↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓K↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Ca↑↓1s2s2p3s3p4s

1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Cr↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑Cr↑↑↑↑↑1.请写出1～24号元素原子的轨道表示式。练一练√①在铬原子中，有

个电子对，有

个单电子。②在铬原子中，有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。961524有几个原子轨道就有几个空间运动状态有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)只有一组全满的简并轨道有两组半满的简并轨道2.请写出Fe、Fe2+、Fe3+的轨道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s练一练2.请写出Fe、Fe2+、Fe3+的轨道表示式。1s2s2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe↑↓↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe2+↑↓↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Fe3+↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d练一练规则1：能量最低原理规则2：泡利原理规则3：洪特规则洪特规则特例(洪特规则的补充)原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。总结：

基态原子核外电子的排布遵循的规则实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。填多少怎么填P165B1s22s22p18O1s22s22p4√√违反泡利原理违反洪特规则违反洪特规则违反能量最低原理违反泡利原理和洪特规则20Ca1s22s22p63s23p64s219K1s22s22p63s23p64s1违反能量最低原理3d能级的能量大于4s能级的能量P16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归纳：核外电子排布表示方法轨道表示式⑤④③②①五种表示方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况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14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s11.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是A. B.C. D.c应用体验2.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是A. B.C. D.1s22s22p3A应用体验3.24Cr原子处于基态时，价电子排布可用轨道表示式表示成

，而不是

。下列说法中正确的是A.这两种排布方式都符合能量最低原理B.这两种排布方式都符合泡利原理C.这两种排布方式都符合洪特规则D.这个实例说明洪特规则有时候和能量最低原理是矛盾的B4.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是A.1s22s22p63s23p2B.[Ne]3s23p2C.D.C应用体验5.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是A.原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子

的Y原子C.2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子D.最外层都只有一个电子的X、Y原子C应用体验6.下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是A.S B.AsC.Mn D.Fe3＋D各微粒的未成对电子数分别为：S：2个，As：3个，Mn：5个，Fe3＋：5个，但Mn的最外层电子排布式为4s2应用体验7.下列电子排布式或轨道表示式正确的是A.C的轨道表示式：B.Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C.N的轨道表示式：D.Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6CD应用体验8.A原子的结构示意图为

，则X、Y及该原子3d能级上的电子数不可能的组合是A.18、8、0 B.20、8、0C.25、13、5 D.30、18、10A应用体验9.具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是A.3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子B.3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子C.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子D.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子B应用体验10.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是____