資源簡介

第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
第三課時
電子云與原子軌道
原子
光譜
能量
量子化
能級
能層
原子結(jié)構(gòu)示意圖
構(gòu)造原理
簡化電子排布式
電子排布式
價層電子排布式
Na
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
3s1
知識回顧
新的問題
能級s、p、d、f最多容納電子數(shù)為1、3、5、7的2倍。
1、3、5、7分別是什么？
2是為什么？
為什么不同能級最多可容納電子數(shù)不同？
原子核外電子的運動狀態(tài)是怎樣的呢？
核外電子真的是在能層中繞核做圓周運動嗎？
核外電子的運動特點
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}運動特點
宏觀物體
核外電子
質(zhì)量
速度
位置
軌跡
宏觀物體與微觀物體（核外電子）的運動有什么區(qū)別?
很大
可測
可測
可以描述
很小
不能同時準(zhǔn)確測量
不能準(zhǔn)確描述
1920年，海森堡提出著名的海森堡不確定性原理：無法同時精確測量某微觀粒子在某一時刻的位置和動量。
核外電子的運動特點
1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行。
1922年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者
氫原子模型
1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。
波爾模型的推翻
1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤提出：可以用一個數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運動狀態(tài)，為近代量子力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。
量子力學(xué)指出：一定空間運動狀態(tài)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運動，而是在核外空間各處都可能出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同。
薛定諤
（1933年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者）
核外電子的運動特點
(核外電子運動空間的不確定性與概率)
氫原子1s電子的概率密度分布圖
【思考】圖中的小點是什么呢？是電子嗎？
小點是對1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度(ρ)的形象描述
小點越密，表明概率密度越大
一、電子云
——核外電子的概率密度分布（看起來像一片云霧）
電子云
ρ = ????????
P：電子在某處出現(xiàn)的概率
V：該處的體積
?
電子云輪廓圖
x
y
z
電子云圖難繪制
電子云輪廓圖
將出現(xiàn)概率P= 90%的空間圈出來
氫原子的1s電子云輪廓繪制過程
體驗活動
每位同學(xué)準(zhǔn)備一張正方形的便簽紙，中央畫上一個硬幣大小的圓圈，用筆在圈內(nèi)隨意點上90個點盡量把圓填滿，再在圈外周邊隨機點上10個點。
電子云輪廓圖
【思考與討論】對比1s、2s、3s、4s的電子云輪廓圖有何異同？你能解釋這樣的規(guī)律嗎？
1s
2s
3s
4s
同一原子的s電子的電子云輪廓圖
規(guī)律：①不同能層s電子的電子云輪廓圖形狀一致，均為球形（無方向性）
②能層越高，s電子的電子云輪廓圖半徑越大
原因：由于電子能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，電子云越來越向更大的空間擴展
電子云輪廓圖
(2)P電子云輪廓形狀
——啞鈴形
px、py、pz的電子云輪廓圖
注意：
①p電子云輪廓圖是啞鈴形的，每個p能級有3個相互垂直的電子云，分別以px、py、pz表示，右下角標(biāo)x、y、z分別是P電子云在直角坐標(biāo)系的取向。
②在同一能層中px、py、pz的能量相同。
③ p電子輪廓圖的平均半徑隨能層的增大而增大。
原子軌道
二、原子軌道：
量子力學(xué)把電子在原子核外的一種空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向。
s能級的原子軌道有1個
p能級的原子軌道有3個
原子軌道
（高中僅需掌握s和p電子云輪廓圖）
d能級原子軌道有5個
f能級原子軌道有7個
問題解決
能級s、p、d、f最多容納電子數(shù)為1、3、5、7的2倍。
1、3、5、7分別是不同能級對應(yīng)的原子軌道數(shù)
2是每個軌道最多容納的電子數(shù)
同學(xué)們，你能回答這個問題了嗎？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能級
s
p
d
f
最多可容納電子數(shù)
原子軌道數(shù)
每個軌道容納電子數(shù)
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能級
s
p
d
f
最多可容納電子數(shù)
2
6
10
14
原子軌道數(shù)
1
3
5
7
每個軌道容納電子數(shù)
2
2
2
2
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能層
能級
原子軌道數(shù)
原子軌道符號
電子云輪廓圖形狀
軌道總數(shù)
最多填充電子數(shù)
1




2




3




——
——
請整理能層、能級和原子軌道之間的關(guān)系，并填表。
【小結(jié)】
原子軌道
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能層
能級
原子軌道數(shù)
原子軌道符號
電子云輪廓圖形狀
軌道總數(shù)
最多填充電子數(shù)
1
1s
1
1s
球形
1
2
2
2s
1
2s
球形
4
8
2p
3
2px、2py、2pz
啞鈴形
3
3s
1
3s
球形
9
18
3p
3
3px、3py、3pz
啞鈴形
3d
5
——
——
原子軌道
【思考】結(jié)合原子軌道總數(shù)和能層序數(shù)，你得出了什么結(jié)論？
原子軌道總數(shù)=能層序數(shù)的平方


（1）電子的運動與行星相似，圍繞原子核在固定軌道上高速旋轉(zhuǎn)。(　　)
（2）1s電子云示意圖中一個小點表示一個自由運動的電子。(　　)
（3）同一原子中的npx與npy軌道形狀相同,半徑相同且在空間相互垂直。(　　)
（4）p 軌道呈啞鈴形，因此 p 軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形。(　　)
（5）2p、3p、4p 能級的軌道數(shù)依次增多( )
1、判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
√
×
×
×
學(xué)習(xí)評價
×
學(xué)習(xí)評價
2.元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1。試回答下列各題：
(1)電子排布式中的n＝________ ；原子中能量最高的是________電子，其電子云在空間有________個_______________ 的伸展方向，原子軌道呈現(xiàn)__________形。
(2)元素X的名稱是____。
2
2p
啞鈴
氮
相互垂直
3
3.下列敘述中，正確的是( )
3p2表示3p能級上有2個軌道
M層中的原子軌道數(shù)目為4
原子結(jié)構(gòu)示意圖為 的原子，核外電子云有3種不同形狀
D. 2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，但2p軌道能量低于3p軌道能量
D
學(xué)習(xí)評價
4.某基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4，下列說法錯誤的是(　　)
A．該元素的原子序數(shù)為34
B．該元素原子的最高能層符號為N
C．該元素原子核外電子有18種空間運動狀態(tài)
D．該元素原子價層電子排布式為3d104s24p4
D
空間運動狀態(tài)=軌道數(shù)之和
學(xué)習(xí)評價
新的問題
每個原子軌道中最多可容納兩個電子，那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？

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