《【高中化学】电子云与原子轨道 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中化学】电子云与原子轨道 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、构造原理与电子排布式构造原理与电子排布式电子云与原子轨道电子云与原子轨道人教版高中化学选必二人教版高中化学选必二构造原理与电子排布式核外电子的填充规律 以以光光谱学事学事实为基基础，从从氢开始开始，随核随核电荷数荷数递增增，新增新增电子填入能子填入能级的的顺序序称称为构造原理构造原理。1、构造原理、构造原理将 上所容纳的电子数标在该能级符号 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。能级右上角为了避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。简化电子排布式原子序数原子序数元素名称元素名称 元素符号元素符号电子排布式子排布式K
2、L M N O23钒V24铬Cr25锰Mn26铁Fe27钴Co28镍Ni29铜Cu30锌Zn1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s21s2 2s22p6 3s23p63d4 4s23d5 4s11s2 2s22p6 3s23p63d5 4s21s2 2s22p6 3s23p63d6 4s21s2 2s22p6 3s23p63d7 4s21s2 2s22p6 3s23p63d8 4s21s2 2s22p6 3s23p63d9 4s23d10 4s11s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2不符合构造原理构造原理是被理想化的构造原理是思维模型，是假想过程绝大多数原子核外电子的填充顺
3、序符合构造原理中的能级顺序。构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实。24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s129Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1均不符合构造原理，构造原理是被理想化了的。理解：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。通常元素周期表只给出价层电子排布。O 1s22s22p4Si 1s22s22p63s23p2 Cr 1s22s22p63s23p63d54s12s22p4 3s23p23d
4、54s1 价电子的位置：主族主族元素原子元素原子：价价电子子=最外最外层电子子过渡元素原子：渡元素原子：价价电子一般包括最外子一般包括最外层的的电子和次外子和次外层的的电子子u价价电子不一定就是最外子不一定就是最外层电子子价层电子排布式电子排布式价价层电子排布式子排布式为：ns12 或或 ns2np15价价层电子排布式子排布式为：(n-1)d110ns12试写出下列原子的价层电子排布式13Al：_；32Ge：_；34Se：_。3s23p14s24p24s24p4同一族元素的价电子排布不一定相同，如第族中部分元素的价电子排布也不相同。要求熟练书写要求熟练书写1 13636号元素原子的电子排布式号
5、元素原子的电子排布式离子的电子排布式先写原子的电子排布式，再考虑得失电子的情况O2-：先写O原子的电子排布式为1s22s22p4，再_，所以O2-的电子排布式为_。1s22s22p6得2个电子主族元素的原子，一般只失去最外层电子，而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子。如Fe位于第四周期第族，其原子的核外电子排布式为Ar3d64s2，Fe2的核外电子排布式为Ar3d6，Fe3的核外电子排布式为Ar3d5。原子得到电子时，一般总是填充到最外能层未填满的能级上。课堂练习1.下列各基态原子或离子的电子排布式错误的是A.Ca2：1s22s22p63s23p6B.O2：1s22s22p4C.Cl：N
6、e3s23p6D.Ar：1s22s22p63s23p6课堂练习请写出K+、S2-、29Cu2+离子的电子排布式？K+：1s22s22p63s23p6S2-：1s22s22p63s23p6Cu2+：1s22s22p63s23p63d9构造原理与构造原理与电子排布式子排布式电子排布式子排布式的的书写写电子填充:依据构造原理书写电子排布式：按能层序号由低到高;构造原理构造原理E(4s)E(4p)E(4d)E(4f)相同能层：同类能级：E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)能级交错几个特例:CrAr3d54s1;CuAr3d104s1。【注意】20号以后的元素，要注意能级交错现象;课堂练习1.下列叙
7、述不正确的是A越易失去的电子能量越高B在离核越远区域内运动的电子能量越高Cp能级电子能量一定高于s能级电子能量D在离核越近区域内运动的电子能量越低2.若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是AE（3s）E（2s）E（1s）BE（3s）E（3p）E（3d）CE（4f）E（4s）E（4d）DE（5s）E（4s）E（5f）课堂练习3.下列电子排布式中，表示的是激发态原子的是A1s22s22p5 BC D 一个新的科学真理会胜出，通常不是因为说服了反对者，敦促他们了解新知，而是因为反对者死掉了，新的一代成长起来。玻玻尔量子力学的发展1927年 第五届索尔维会议19世纪末，经典力学和经典电动力
8、学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯普朗克、尼尔斯玻尔、沃纳海森堡、埃尔温薛定谔、沃尔夫冈泡利、路易德布罗意、马克斯玻恩、恩里科费米、保罗狄拉克、阿尔伯特爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。宏观物体的运动轨迹电子的运动轨迹是什么样子？核外电子的运动核外电子的运动宏观物体电子质量很大速度较慢空间大轨迹可描述（画图或函数描述）核外电子运动有何特点核外电子运动有何特点?问题探究问题探究很小很小很快很快(接近光速接近光速)极极小小不可确定不可确定 宏观物体宏观物体的运动的运动可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置
9、及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。核外电子质量小(只有9.1110-31 kg)，运动空间小（相对于宏观物体而言），运动速率大(近光速)；无确定的轨道，无法描述其运动轨迹；无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少(概率)。德国物理学家、量子力学的创立者海森堡1927年发表著名的著名的海森堡测不准原理海森堡测不准原理1932年获年获诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖 无法同时精确测量某个电子无法同时精确测量某个电子在某一时刻的在某一时刻的位置位置和和速率速率。19131913年，波尔提出氢原子模型，电子在年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道
10、线性轨道上绕核运行上绕核运行19261926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。核外电子的运动特点量子力学指出：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，可以算出其概率密度分布。薛定谔方程19261935年现代电子云模型问题探究问题探究研究核外电子运动，你认为选什么原子研究核外电子运动，你认为选什么原子?氢原子的五次瞬原子的五次瞬间照相照相5 张照片张照片 叠叠 印印100 张照
11、片张照片叠印叠印1 000 张照张照片叠印片叠印用小用小黑黑点的疏密来表示点的疏密来表示小黑点小黑点密密密密处处表示表示电子出子出现的概率的概率密度大，小黑点密度大，小黑点疏疏疏疏处处概率密度小概率密度小看上去好像一片带负电的看上去好像一片带负电的云雾笼罩在原子核周围云雾笼罩在原子核周围电子云电子云电子云电子云 用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则称为概率密度，用表示1.概率密度一、一、电子云子云-量子力学 小点不代表电子，也不代表电小点不代表电子，也不代表电子实际出现的次数。子实际出现的次数。小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。氢原子小点越密，表明概率密度越大。电
12、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。电子云：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。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。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。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电子云轮廓图同一原子的 s 电子的电子云轮廓图1.所有原子的任一能层的s能级电子的电子云轮廓图都是球形，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
13、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。p电子的子的电子云子云轮廓廓Pz、Py、Px的电子云轮廓图相似点相似点：p电子云的形状是哑铃状的状的，同一能同一能层中中px、py、pz的的能量能量相同相同递变性：性：能能层序数越大，序数越大，p电子云半径越大子云半径越大(x、y、z分分别是是p电子云在直子云在直角角坐坐标系里的取向系里的取向)一、一、电子云子云哑铃形形（有（有3种不同的空间运动状态种不同的空间运动状态)d的的电子云子云轮廓廓图(五个伸展方向）五个伸展方向）f的
14、的电子云子云轮廓廓图（七个伸展方向）（七个伸展方向）一、一、电子云子云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。因此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。空间运动状态不同能层的不同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，故能层序数越大，原子轨道半径越大。ns原子轨道原子轨道nd原子轨道有原子轨道有5个个np原子轨道原子轨道有有3个个nf 原子轨道有原子轨道有7个个能量相同的能量相同的轨道称道称为简并并轨道道,如如同一能级中同一能级中px、py、pz的能量相的能量相同，称为同，称为简并轨道。简并轨道。原子轨道能层能级原子轨道数原子轨道名称原子轨道的形
15、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3d5N4s14s球形4p34px、4py、4pz哑铃形互相垂直4d5.4f7原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目=n2。1、s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异？轨道形状、数目、最多容纳电子数等不同。2、不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓分别相同吗？能量分别相同吗？电子云轮廓相同(s轨道均为球形，p轨道均为哑铃形)；能量不同(能层序数越大，能量越高)。【思考与讨论】3、基态原子的核外电子填充在6个轨道的元素有几种？填充在7个轨道中的元素
16、有几种？s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。课堂练习-正误判断(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转()(2)1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子()(3)2p、3p、4p能级的轨道数依次增多()(4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等()课堂练习1.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是A.图1中的每个小点表示1个电子B.图2
17、表示1s电子只能在球体内出现C.图2表明1s轨道呈球形，有无数条对称轴D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置课堂练习2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是A.s轨道呈球形，随能层序数的增加，s轨道数也增加B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“”形运动C.电子云是笼罩在原子核外的云雾D.电子云轮廓图中小点的疏密程度表示电子在原子核外空间出现概率的大小课堂练习3.元素X的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn1。试回答下列各题：(1)电子排布式中的n_；原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向，原子轨道呈_形。(2)元素X的名称是_。22p三种互相垂直的伸展哑铃氮课堂练习4.下列各表
18、示式中轨道数最多的是下列各表示式中轨道数最多的是 AS Bp Cd Df课堂练习5.如如图是是s能能级和和p能能级的原子的原子轨道道图，下列，下列说法正确的是法正确的是As和和p的原子的原子轨道形状相同道形状相同B每个每个p都有都有6个原子个原子轨道道Cs能能级的原子的原子轨道半径与道半径与电子子层数有关数有关D 同一同一电子子层p的原子的原子轨道能量不相等道能量不相等课堂练习6.下列下列说法中正确的是法中正确的是（）A.1s22s12p1表示的是激表示的是激发态原子的核外原子的核外电子排布子排布B.3p2表示表示3p能能级有两个原子有两个原子轨道道C.同一原子中，同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐子的能量逐渐减小减小D.同同一一原原子子中中，2p、3p、4p能能级中中的的轨道道数数依依次次增多增多课堂练习7、如、如图是是s能能级级和和P能能级级的原子的原子轨轨道示意道示意图图，下列，下列说说法正确的是法正确的是 A.s能能级级和和p能能级级的原子的原子轨轨道形状相同道形状相同B.每个每个p能能级级都有都有6个原子个原子轨轨道道C.s能能级级的原子的原子轨轨道的半径与道的半径与电电子子层层序数有关序数有关D.Na原子的原子的电电子在子在11个原子个原子轨轨道上高速运道上高速运动动