1.1.3 电子云与原子轨道 课件高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

选择性必修2(人教版2019)2023-2024学年第一章

原子结构与性质第一节

原子结构第3课时电子云原子轨道只限于解释氢原子或类氢原子（单电子）的光谱无法较好解释多电子原子的光谱核外电子运动状态的描述1913年玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。宏观物体微观粒子质量很大速度较慢位移可测能量可测轨迹可描述（画图或函数描述）很小很快（接近光速）位移、能量不可同时测定不可确定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一时刻的位置和动量。核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的的运动规律核外电子的运动特点——不确定性与概率薛定谔量子力学奠基者1926年玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。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(ρ)分布。

学习

目标第3课时电子云原子轨道PART01PART02知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。

图1-7氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图小点不是电子，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述，不代表电子的运动轨迹，小点越密，表明概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“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。含义：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。[任务一]认识电子云电子云轮廓图电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。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。电子云轮廓图的绘制过程球形轮廓图xyzs能级的电子云轮廓图——球形同一原子的s电子的电子云轮廓图【思考与讨论】你能发现什么规律？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。xyzp能级的电子云轮廓图——哑铃状或纺锤形除s电子云外，其他电子云都不是球形的。p电子云的形状是哑铃状的，有3个互向垂直电子云分别称为Px、Py、Pz右下角x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向Pz、Py、Px的电子云轮廓图yxzyxzyxz①p电子云轮廓图是哑铃形或纺锤形。能层序数越大，p电子云半径越大。Pz、Py、Px的电子云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。纺锤形同理，p电子云轮廓图的半径也随能层序数的增大而增大。d电子云轮廓图是花瓣形或双哑铃形。有5种空间伸展方向。f电子云轮廓图有7种空间伸展方向。1.含义：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。2.表示：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。[任务二]认识原子轨道s能级原子轨道有1个原子轨道：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。一种轨道代表一种空间运动状态。p能级原子轨道有3个d能级原子轨道有5个f能级原子轨道有7个原子轨道的特点s能级的原子轨道图S能级的原子轨道是球形对称的（原子核位于球心），能层序数n越大（电子能量越大，1s<2s<3s......），原子轨道半径越大。

P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能层中Px,Py,PZ的能量相同。P能级的原子轨道

P能级的3个原子轨道Px,Py,PZ合在一起的情形.

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………………3.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能层序数(n)能级个数：n轨道个数：n2电子数：2n2【典例】下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是(

)A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径也随能层的增大而增大D．基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)【解析】选C。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，故A错误；s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；离原子核越远的电子，其能量越大，所以p原子轨道电子的平均半径随能层的增大而增大，故C正确；2px、2py、2pz轨道是3个不同的原子轨道，空间伸展方向不同，3个轨道上的电子的运动状态不同，但同一能级上的原子轨道具有相同的能量，所以基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＝E(2py)＝E(2pz)，故D错误。1．如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是(

)A.电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向【解析】选D。电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我们常说的原子轨道图，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz三个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。2．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．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C．3d3表示3d能级有3个轨道D．ns能级的原子轨道图可表示为【解析】选D。电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故A错误；小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故B错误；3d3表示3d能级有3个电子，故C错误；ns能级的电子云呈球形，所以可以用该图表示该能级的原子轨道，故D正确。3.下列有关说法正确的是(

)A．每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹C．教材中说“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”，这说明原子核外电子云是实际存在的D．每个能层都有p能级，p能级都有3个原子轨道【解析】选A。每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高，故A正确；电子云表示的是电子在核外某处出现的概率，不是电子运动后留下的痕迹，故B错误；电子云是电子在核外运动的概率密度分布的形象化描述，实际不存在，故C错误；第一能层没有p能级，故D错误。4．下列对核外电子运动状态的描述正确的是(

)A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同【解析】选D。电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转，只是在某个区域出现的概率大些，故A错误；能层数为3时，只有3s、3p、3d轨道，故B错误；氢原子有多个轨道，只有一个轨道上有电子，其他轨道为空轨道，故C错误；同一能级上的同一轨道上最多排两个电子，两个电子的自旋方向不同，则其运动状态肯定不同，所以在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同，故D正确。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