1.1.3电子云与原子轨道+课件+年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第3课时

原子轨道

泡利原理

洪特规则

能量最低原理第一章原子结构和性质第一节原子结构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、微观运动的不同思考:宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？1913年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行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。玻尔模型电子云模型四、电子云与原子轨道

P表示电子在某处出现的概率

V表示该处的体积ρ=小点越密，表明概率密度越大（1）概率密度氢原子1s电子的概率密度分布图小黑点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。【思考】图中许许多多的小点表示氢原子的电子吗？

-----核外电子的概率密度分布（看起来像一片云雾）（2）电子云定义：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分布的形象化描述。1、电子云（3）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：电子云图难绘制电子云轮廓图对核外电子的空间运动状态形象化的简便描述。规律：①不同能层的s能级原子轨道形状

，均为

；②同一原子能层越高，s能级的电子云半径

。原因：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增大，电子云越来越向更大的空间扩展图1-9同一原子的s电子的电子云轮廓图1s2s3s4s①s能级电子云轮廓图(原子轨道)相同球形原因？越大s能级有

1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。②p能级电子云轮廓图(原子轨道)规律：p能级的原子轨道形状：_______哑铃形p能级有____个相互垂直的电子云分别为

。px、py、pz3在同一能级中px、py、pz的能量

方向不同。能层越高，p电子云半径

。相同越大同一能级的几个能量相同的原子轨道(如2px、2py、2pz)互称为简并轨道zyxpypzpx右下角x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向P能级有

3个原子轨道d能级有5个原子轨道

f能级有7个原子轨道zyx

zyxzyxzyxzyxzyxzyx③

d能级电子云轮廓图(原子轨道)④

f能级电子云轮廓图(原子轨道)zyxdxy

orbitalzyxdxz

orbitalzyxdyz

orbitalzyxzyx

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。(1).概念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。(2).表示(3).轨道数ns原子轨道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个有几种空间运动状态即有几个原子轨道2.原子轨道2.原子轨道能层能级原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图形状取向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………………N4s14s球形—4p34px、4py、4pz哑铃形相互垂直4d5………………4f7………………49161能层的原子轨道总数=n2(n为能层序数)能层序数=能级个数每个能层的最多所能容纳的电子数？原子轨道数113135135713......总结：每个原子轨道最多只能容纳

个电子2【思考】为什么一个轨道允许容纳2个电子呢？【思考】每个能层的最多所能容纳的电子数？五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.电子自旋与泡利原理电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做

。自旋(1)自旋：(2)泡利原理

电子自旋在空间有________________两种取向，简称_________。自旋相反用上下箭头（“↑”“↓”）表示顺时针和逆时针

在一个原子轨道里，最多只能容纳__个电子，它们的自旋________。这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）2相反1s21s1s✔✘如：He填多少电子的运动状态一个原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子【思考】电子的运动状态可以从哪四个方面进行描述？一个原子中是否存在两个运动状态完全相同的电子？能层能级原子轨道自旋状态2.电子排布的轨道表示式(电子排布图)(1)概念：轨道表示式，又称电子排布图，是表述电子排布的一种图式。(2)表示方法：有时画出能级的上下错落，以表达能量的不同。↑↓1s2s2p3s↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s22s22p63s1Na↑1sH↓1sH或方框/圆圈：表示___________简并轨道（能量相同的轨道）：方框相连方框的下方写：__________箭头：______________↑↓1sHe原子轨道能级符号自旋状态的电子同一个原子轨道:只有一个电子21B1s↑↑↓↑↓2s2p电子对自旋方向相反的一对电子单电子B原子中:有

对电子对，有

个单电子。有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。35轨道数电子数(2)表示方法：2s2p↑↓1s↑↓↑↑↑↓【练习】请写出氧的基态原子的电子排布图自旋平行【思考】为什么不是填入同一个原子轨道而是以自旋平行的方式填入简并轨道？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，称为洪特规则注意：①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子如：2p3的电子排布为

不能为

②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。怎么填思考与讨论(1)下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子?为什么?(2)下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子?为什么?✔违反了泡利原理✘✔BC选项违反了洪特规则✘洪特规则特例:在简并轨道上的电子排布，处于半充满、全充满时，体系的能量较低，原子较稳定。相对稳定的状态半充满:p3、d5、f7Cr基态原子的电子排布式：

Cu基态原子的电子排布式：全充满全充满：p6、d10、f14全空：

p0、d0、f0↑↑↑↑↑3d↑4s半充满↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓3d↑4s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。4.能量最低原理基态原子：处于能量最

状态的原子低核电荷数电子数电子状态共同决定整个原子的能量所有电子排布规则都需要满足能量最低原理原子核外电子排布遵循的原理和规则原子核外电子排布的表示式能量最低原理泡利不相容原理洪特规则电子排布式、简化电子排布式电子排布图（轨道表示式）原子结构示意图全满、半满、全空相对稳定课堂小结核外电子排布常见方法——归纳总结①原子结构示意图：②电子排布式：简化电子排布式：价电子排布式：③电子排布图（轨道表示式）：将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式将内层电子排布用[惰性元素符号]简化形成的电子排布式只表示价层电子排布情况的式子，主族元素的价层电子为最外层电子，过渡元素含次外层部分能级。3、以下能级中轨道数为3的是（）A．s能级B．p能级C．d能级D．f能级4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A．K+1s22s22p63s23p6B．F1s22s22p5C．S2-1s22s22p63s23p4D．Ar1s22s22p63s23p65.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是()BCD七、练习与应用（选择性必修二P17）6.正误判断，正确的打“√"，错误的打“x"。(1)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道()(2)P能级能量一定比s能级的能量高()(3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多()(4)2p和3p轨道形状均为哑铃形()(5)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等()√xx√√7.基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有

种，填充在7个轨道中的元素有