資源簡介

(共46張PPT)
第一節第3課時 電子云和原子軌道
能量最低原理　泡利原理　洪特規則
選修3 物質結構與性質
第1章 原子結構與性質
學習目標
1.知道電子的運動狀態(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。
2.認識基態原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規則等。
學會書寫1~36號元素基態原子核外電子排布的軌道表示式。
3.通過辨識電子云、原子軌道等概念,探析微觀粒子運動與宏觀物體運動的異同。
4.結合核外電子排布規律,能論證不同原子核外電子排布與排布規律的關系。
玻爾模型
電子云模型
電子在線性軌道上繞核運行
電子云輪廓圖中的小黑點密度的大小是否表示電子的多少
提示：不是。電子云輪廓圖中的一個小黑點并不代表一個電子,而是表示電子在此位置出現過一次,小黑點密度的大小,表示在一定時間內電子出現的概率的大小。
四、電子云與原子軌道
1.電子云
電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。
由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧,因而被形象地稱為電子云。
小黑點越密,表示概率密度越大。
P表示電子在某處出現的概率
V表示該處的體積
ρ =
由于微觀粒子質量小、運動空間小、運動速度大,不能同時準確測出其位置與速度,
所以對于核外電子只能確定其在原子核外各處出現的概率。
①電子云圖中的小點并不代表電子,小點的數目也不代表電子真實出現的次數。
②由氫原子的1s電子在原子核外出現的概率密度分布圖可知,在離原子核越近的空間電子出現的概率密度越大;電子云的外圍形狀具有不規則性。
③電子云圖很難繪制,使用不方便,故常使用電子云輪廓圖。
2.電子云輪廓圖
為了表示電子云輪廓的形狀,對核外電子的空間狀態有一個形象化的簡便描述,
把電子在原子核外空間出現概率P=90%的空間圈出來,即為電子云輪廓圖。
x
y
z
3.電子云的形狀
s電子云呈 形
相似點：任一能層的s電子的電子云輪廓圖都是一個球形。
遞變性：同一原子的能層越高，s電子云半徑越大。
只有1種空間運動狀態（伸展方向）
由于電子能量依次增高，電子在離核更遠的區域出現的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。
1s 2s 3s 4s
球
3.電子云的形狀
p電子云呈 形
相似點：p電子云的形狀是啞鈴狀的，同一能層中px、py、pz相互垂直且能量相同
遞變性：能層序數越大，p電子云半徑越大
有3種不同的空間運動狀態（伸展方向）
啞鈴
能量相同的軌道稱為簡并軌道
3.電子云的形狀
d的電子云輪廓圖有5種不同的空間運動狀態（伸展方向）
3.電子云的形狀
f的電子云輪廓圖有7種不同的空間運動狀態（伸展方向）
電子云擴展程度
同類電子云能層序數n越大，電子能量越大，
活動范圍越大電子云越向外擴張。
4.原子軌道
(1)定義:電子在原子核外的
一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。
(2)各能級所含原子軌道數目:
ns原子軌道1個
nd原子軌道有5個
np原子軌道有3個
nf 原子軌道有7個
五、基態原子的核外電子排布規則
1.能量最低原理
原子核外電子的排布遵循構造原理,按軌道能量由低到高依次排列,
使整個原子的能量處于最低狀態。
三、基態原子的核外電子排布規則
2.泡利原理
在一個原子軌道里最多只能容納2個電子,
而且自旋狀態相反,用“↑↓”表示。
自旋是微觀粒子普遍存在的一種
如同電荷、質量一樣的內在屬性。
三、基態原子的核外電子排布規則
3.洪特規則
當電子排布在同一能級的不同軌道時,
基態原子中的電子總是優先單獨占據
一個軌道,而且自旋狀態相同。
洪特規則特例:
能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和
全空(如p0和d0)狀態時,體系的能量較低,原子較穩定。
泡利原理
每個軌道最多只能容納2個電子
且它們的自旋方向相反
洪特規則
電子總是優先單獨地占據簡并軌道
且它們的自旋方向相同
怎么填
填多少
溫馨提示
核外電子在原子軌道上排布要遵循三個原則:
能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則。
這三個原則并不是孤立的,而是相互聯系、相互制約的。
也就是說核外電子在原子軌道上排布要同時遵循這三個原則。
軌道表示式
又稱電子排布圖
書寫方法：以Al原子為例說明軌道表示式中各部分的含義
每個方框代表一個原子軌道,每個箭頭代表一個電子。
下列基態原子或離子的電子排布表示方法中,正確的是　　　　　　　,
違反能量最低原理的是　　　　,違反洪特規則的是　　　　,
違反泡利原理的是　　　　。
①Ca2+:1s22s22p63s23p6　 ②F-:1s22s23p6
⑥
③⑥
②　
①④⑤
①
②
③
④
(違反能量最低原理)
(違反泡利原理)
(違反洪特規則)
(違反洪特規則)
完成下列空白。
(1)下列原子基態價電子排布圖(或軌道表示式)表示正確的是(　　)
B
(2)下列電子排布圖(或軌道表示式)能表示氮原子的最低能量狀態的是
　　(填字母)。
A
(3)S原子的基態原子
原子核外電子運動狀態有 種 原子核外有　　個未成對電子
原子軌道數是 種 原子核外電子空間運動狀態有 種
電子云伸展方向有 種 有　　種不同形狀的電子云
有　　種不同能量的電子
16
2
9
4
2
9
5
(4)磷在成鍵時,能將一個3s電子激發進入3d能級而參加成鍵,
寫出該激發態原子的核外電子排布式　　　　　　　　　　　。
(5)基態Fe原子價層電子的電子排布圖(或軌道表達式)為　　 　,
基態Se原子的電子占據最高能級的電子云輪廓圖為　　　　形。
1s22s22p63s13p33d1
啞鈴
判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)氫原子電子云的一個小點表示一個電子。(　　)
(2)同一原子中,2p、3p、4p能級的軌道數依次增多。(　　)
(3)2p軌道和3p軌道的形狀均為啞鈴形,能量也相等。(　　)
(4)2s的電子云比1s的電子云大,說明2s的電子云中的電子比1s的電子云中的電子多。(　　)
(5)鐵元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s23d6。(　　)
(6)Cr的基態原子的簡化電子排布式為[Ar]3d44s2。(　　)
(7)磷元素基態原子的電子排布圖為 。(　　)
(8)22Ti的電子排布式1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理。(　　)
×
×
×
×
×
×
×
×
表示方法 舉例
電子排布式
簡化電子排布式
價電子排布式
電子排布圖(或軌道表示式)
離子價電子排布式
離子電子排布圖
原子結構示意圖
電子式
不同能層中的原子軌道
能層 能級 原子軌道數 原子軌道名稱 電子云輪廓圖 形狀 取向
K 1s 1 1s 球形 —
L 2s 1 2s 球形 —
2p 3 2px、2py、2pz 啞鈴形 相互垂直
M 3s 1 3s 球形 —
3p 3 3px、3py、3pz 啞鈴形 相互垂直
3d 5 …… …… ……
N 4s 1 4s 球形 —
4p 3 4px、4py、4pz 啞鈴形 相互垂直
4d 5 …… …… ……
4f 7 …… …… ……
[2021·全國甲卷，35]
(1)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si 的價電子層的電子排布式為
[2021·全國乙卷，35]
(1)對于基態Cr原子，下列敘述正確的是
A. 軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應為[Ar]3d54s1
B. 4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠的地方運動
C. 電負性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大
概率大
[2021·山東卷]
(1)基態F原子核外電子的運動狀態有_______種．
[2021·湖南卷]
(1)基態硅原子最外層的電子排布圖為___________________，
[2021·河北卷]
(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中，
核外電子排布相同的是____________(填離子符號)。
[2021·海南卷]
(1)基態錳原子的價層電子排布式為 。
[2020·全國卷Ⅱ，35]
(1)基態Ti原子的核外電子排布式為____________。
[2020·全國卷Ⅰ，35]
(1)基態Fe2+與Fe3+離子中未成對的電子數之比為_________。
[2019·全國卷Ⅲ，35(1)]
在周期表中，與Li的化學性質最相似的鄰族元素是______，該元素基態原子核外M層電子的自旋狀態______(填“相同”或“相反”)。
Mg
相反
[2018·全國卷Ⅱ，35(1)]
基態Fe原子價層電子的電子排布圖(軌道表達式)為
_________________________________________________，
基態S原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為________________形。
啞鈴(紡錘)
(或 )
[2017·全國卷Ⅰ，35(1)(2)]
(1)元素K的焰色反應呈紫紅色，其中紫色對應的輻射波長為_____ nm
(填標號)。
A.404.4　 B.553.5　 C.589.2　 D.670.8　 E.766.5
(2)基態K原子中，核外電子占據的最高能層的符號是____，
占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________。
A
N
球形
[2017·全國卷Ⅱ，35(1)]
氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為
______________________________________。
[2017·全國卷Ⅲ，35(1)]
Co基態原子核外電子排布式為___________________________________
元素Mn與O中，基態原子核外未成對電子數較多的是_____。
1s22s22p63s23p63d74s2
[Ar]3d74s2
Mn
[2016·全國卷Ⅰ，37(1)]
基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar]____________，有___個未成對電子。
3d104s24p2
2
[2016·全國卷Ⅱ，37(1)]
鎳元素基態原子的電子排布式為___________________________________，
3d能級上的未成對的電子數為_____。
1s22s22p63s23p63d84s2
(或[Ar]3d84s2)
2
[2016·全國卷Ⅲ，37(1)]
寫出基態As原子的核外電子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
按要求書寫：
(1)Sc的價電子排布式______________。
(2)V的價電子排布圖__________________________________。
(3)基態銅原子的核外電子排布式(簡寫)：_________________。
(4)基態Ga原子的核外電子排布式(簡寫)：___________________。
(5)第四周期核外電子排布未成對電子數和周期數相同的基態原子的核外電子排布式(簡寫)：________________。
3d14s2
[Ar]3d104s1
[Ar]3d104s24p1
[Ar]3d64s2
下列敘述中,正確的是(　　)A.在一個基態多電子的原子中,可以有兩個運動狀態完全相同的電子B.在一個基態多電子的原子中,不可能有兩個能量完全相同的電子C.在一個基態多電子的原子中,M能層上的電子能量肯定比L能層上的電子能量高D.如果某一基態原子3p能級上僅有2個電子,它們自旋狀態必然相反
C
下列說法正確的是(　　)A.因為p軌道是啞鈴形的,所以p電子是啞鈴形B.能層數為3時,有3s、3p、3d、3f四個軌道C.氫原子中只有一個電子,故氫原子核外只有一個原子軌道D.原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運動狀態的
D
下列原子或離子的電子排布式或電子排布圖正確的是　　　　,
違反能量最低原理的是　　　　,違反洪特規則的是　　　　,
違反泡利原理的是　　　　。 ①Ca2+: 1s22s22p63s23p6②F-: 1s22s23p6③P:
④Cr: 1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2⑥Mg2+: 1s22s22p6⑦C:
①⑤⑥
②　
③④⑦　
　⑦
具有如下電子層結構的原子,其相應元素一定屬于同一主族的是(　　)A.3p能級上有2個未成對電子的原子和4p能級上有2個未成對電子的原子B.3p能級上只有1個空軌道的原子和4p能級上只有1個空軌道的原子C.最外層電子排布式為ns2的原子和最外層電子排布式為ns2np6的原子D.最外層電子排布式為3s2的原子和最外層電子排布式為4s2的原子
B
有A、B、C、D、E五種元素,它們的核電荷數依次增大,且都小于20。其中A為非金屬元素,A和E屬于同一族,它們原子的最外層電子排布式為ns1。B和D也屬于同一族,它們原子最外層的p能級電子數是s能級電子數的兩倍,C原子最外層上電子數等于D原子最外層上電子數的一半。
H　O　Al　S　K(寫元素名稱也可)

展開更多......

收起↑