1.1+原子结构（第3课时+电子云和原子轨道+电子排布规律） 【知识精讲精研】高二化学 课件（人教版2019选择性必修2）

第一节原子结构

第3课时电子云和原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理

人教版选择性必修2榆次一中

李金虎学习目标1.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异。2.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能写出1~36号元素基态原子的轨道表示式。学习目标1.通过学习原子轨道和电子云模型，建立对原子结构的模型认知，培养学生宏观辨识也微观探析的学科素养。2.认识基态原子中核外电子的排布规律，初步学会运用模型解决实际问题。素养目标情境引入1913年，玻尔提出电子在特定轨道上运动的线性轨道模型情境引入1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。薛定谔对电子的运动做了适当的数学处理，得到了电子云模型。教学过程一、概率密度和电子云

量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。1.概率密度ρ＝PV

用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则P/V称为概率密度，用ρ表示。小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述氢原子1s电子的概率密度分布图教学过程一、概率密度和电子云2.电子云核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云

电子云图很难绘制,使用不方便，我们可以标会出电子云的轮廓图，如把将电子在原子核外空间出现的概率P

＝90%的空间圈出来。s电子云轮廓图教学过程(1)s电子云

规律：

①任一能层的s电子的电子云形状相同，均为球形。

②同一原子的能层越高，s电子云半径越大。原因：电子能量越高，电子在离核更远的区域出现的概率越大，电子云越来越向更大的空间扩展。教学过程(2)p电子云规律：

①p能级的原子轨道都是哑铃形的，

②每个p能级有3个相互垂直的原子轨道，分别以px、py、pz表示。③在同一能层中px、py、pz的能量相同。

④能层越高，p电子云半径越大。教学过程二、原子轨道

电子在原子核外的一种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。原子轨道数=电子云轮廓图数能级spdf最多可容纳电子数261014原子轨道数1357单轨道容纳电子数2222教学过程能级符号nsnpndnf轨道数目1357各能级所含有原子轨道数目ns(1)np(3)nd(5)nf(7)教学过程能层能级原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图的性质与取向形状取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz哑铃形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz哑铃形相互垂直3d5………………不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图原子轨道数=能层序数的平方N4s14s球形4p34px、4py、4pz哑铃形相互垂直4d5………………4f7………………4923416教学过程三、泡利原理、洪特规则、能量最低原理（1）自旋和泡利原理

1925年，两个荷兰年轻人提出：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。

电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反

常用上下箭头（↑和↓）表示自旋相反的电子。教学过程泡利

在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反。这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）泡利原理思考:一个原子中能否存在运动状态完全相同的2个电子？电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定，不存在运动状态完全相同的2个电子。教学过程（2）电子排布的轨道表示式（电子排布图）

轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式。用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。

“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或称未成对电子）。箭头同向的单电子称自旋平行。教学过程（3）洪特规则

基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。52%45%39%70%2p3的电子排布为

不能为

2p4的电子排布为

不能为

↑↓↑↓↑↓↑↓

2p使用范围2、洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道1、洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子洪特教学过程思考与讨论教学过程洪特规则特例简并轨道全充满、半充满或全空状态是能量较低的稳定状态。相对稳定的状态全充满：p6、d10、f14半充满：p3、d5、f7全空：

p0、d0、f024Cr

1s22s22p63s23p63d54s129Cu

1s22s22p63s23p63d104s1教学过程（4）能量最低原理

在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。

1、相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主族元素的基态原子。

2、当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。教学过程思考与讨论不满足能量最低原理不满足洪特规则不满足泡利原理具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是()A．两种原子的电子层上全部都是s电子B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子典例1．【答案】B

课堂练习教学过程下列有关电子排布图的表述不正确的是(

)典例2．【答案】D

(1)X元素是非金属元素，其原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，则该原

子的核外电子排布式为

。

(2)某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为________，该元素原子的d轨道上的未成对电子有__________个。

(3)某元素的基态原子失去3个电子后，它的3d轨道上的电子恰好半满，则该元素的原子序数为__________，其＋3价离子的电子排布式为__________。典例3．【答案】(1)1s22s22p63s23p3(2)264(3)261s22s22p63s23p63d5课堂练习课堂小结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