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第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
課時(shí)三 電子云與原子軌道
學(xué)習(xí)目標(biāo)
通過原子軌道和電子云模型的學(xué)習(xí)，了解核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述方法。
01
知識(shí)回顧
原子
光譜
能量
量子化
能級(jí)
能層
原子結(jié)構(gòu)示意圖
構(gòu)造原理
問題：不同能級(jí)中最多可容納電子數(shù)為什么不同？
簡(jiǎn)化電子排布式
電子排布式
價(jià)層電子排布式
Na
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
3s1
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能級(jí)
s
p
d
f
最多可容納電子數(shù)
2
6
10
14
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
【思考交流】如何表示核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
電子是否像行星一樣，沿著固定的軌道圍繞原子核運(yùn)動(dòng)？
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
宏觀物體
核外電子
質(zhì)量
很大
很小
位置
可測(cè)
不可以同時(shí)測(cè)定
速度
可測(cè)
軌跡
可以描述
不能準(zhǔn)確描述
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
【科學(xué)探索】原子核外的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)倒底怎么樣呢？
1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)1910年進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型。在這個(gè)模型里，電子像太陽系里的行星圍繞太陽轉(zhuǎn)一樣圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。
α粒子散射實(shí)驗(yàn)
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
氫原子模型
1913年，丹麥科學(xué)家玻爾在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上，他提出了氫原子模型，電子在線性軌道上運(yùn)行，解決了原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，描繪出了完整而令人信服的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說。氫原子結(jié)構(gòu)理論成功的闡述了原子的穩(wěn)定性，氫原子光譜的產(chǎn)生和不連續(xù)性。
氫原子光譜與氫原子能級(jí)
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
用一個(gè)數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子并不在波爾假定的線性軌道上運(yùn)行，而在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可以算出它們的概率密度分布。
——不確定性與概率
薛定諤
量子力學(xué)奠基者
02
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
電子在某區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)稱為概率(P)，在某區(qū)域單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率稱為概率密度(ρ= ????????)。
?
左圖是氫原子1s電子的概率密度分布圖。
圖中的小點(diǎn)是什么呢？是電子嗎？
小點(diǎn)是1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象描述。小點(diǎn)越密，表明概率密度越大。
由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象的稱作“電子云”。
電子云
03
電子云
玻爾模型
電子云模型
電子在__________上繞核運(yùn)行
線性軌道
03
電子云
概率密度 ρ =
電子在某處出現(xiàn)的概率
該處的體積
一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的 不同
概率
氫原子1s電子的概率密度分布圖
電子云
小點(diǎn)越密，表明概率密度越大。
——核外電子的概率密度分布（看起來像一片云霧）
03
電子云
把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P= 90%的空間圈出來。
電子云輪廓圖：
電子云圖難繪制
電子云輪廓圖
03
電子云
同一原子的 s 電子的電子云輪廓圖
1. 不同能層的s電子云形狀一致，均為球形；
2. 能層越高，s電子的電子云半徑越大。
為什么？
由于電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴(kuò)展。
原子軌道
04
原子軌道
電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)__________。
1s
2s
3s
4s
s電子：只有____個(gè)原子軌道，呈_______
能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。
球形
原子軌道
1
04
原子軌道
p 電子的原子軌道：呈_______
啞鈴形
p能級(jí): 有____個(gè)原子軌道，
相對(duì)于x、y、z軸_____，它們相互垂直。
對(duì)稱
3
04
原子軌道
d能級(jí)的電子云輪廓圖
花瓣形
04
原子軌道
f能級(jí)的電子云輪廓圖
04
原子軌道
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能層
能級(jí)
原子軌道數(shù)
原子軌道符號(hào)
電子云輪廓圖
形狀
取向


















{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}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
-
-
-
【鞏固?評(píng)價(jià)】
填下表，歸納總結(jié)能層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系。
課堂練習(xí)
05
課堂練習(xí)
1、下列說法正確的是（ ）
A． 電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)
B． 電子云圖中的小黑點(diǎn)密度大，說明該原子核外空間電子數(shù)目多
C．ns 能級(jí)的電子云輪廓圖可表示為
D．3d3表示能級(jí)有3個(gè)軌道
C
05
課堂練習(xí)
2、下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是 (　　)
A. 電子的運(yùn)動(dòng)與行星相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)
B. 2px、2py、2pz軌道相互垂直，能量不相等
C. 能層序數(shù)越大，s電子云的半徑越大
D. 在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定相同
C
05
課堂練習(xí)
3．下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是(? )
A．各能級(jí)的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7
B．各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束
C．各能層含有的能級(jí)數(shù)為n-1
D．各能層含有的電子數(shù)為2n2
A
05
課堂練習(xí)
4.下列說法正確的是（ ）
A．p電子云是平面“8”字形的
B．3p2表示3p能級(jí)中有兩個(gè)原子軌道
C．2d能級(jí)包含5個(gè)原子軌道，最多容納10個(gè)電子
D．處于最低能量的原子叫基態(tài)原子
D
05
課堂練習(xí)
5.第N能層所含能級(jí)數(shù)、原子軌道數(shù)和最多容納電子數(shù)分別為（ ）
A．3、32、2× 32 B．4、42、2× 32
C．5、42、5× 32 D．4、42、2× 42
D
05
課堂練習(xí)
6.某基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．該元素原子核外共有34個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子
B．該元素原子的最高能層符號(hào)為N
C．該元素原子核外電子有18種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
D．該元素原子價(jià)層電子排布式為3d104s24p4
D
05
課堂練習(xí)
(1)從空間角度看，2s軌道比1s軌道大，其空間包含了1s軌道___________ 。
(2)同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多__________。
(3)p能級(jí)的能量一定比s能級(jí)的能量高_(dá)__________。
(4)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，能量也相等___________。
(5)2px、2py、2pz軌道相互垂直，能量相等___________。
7．正誤判斷
錯(cuò)誤
正確
錯(cuò)誤
錯(cuò)誤
正確
05
課堂練習(xí)
8．基態(tài)鉀原子中，其占據(jù)的最高能層的符號(hào)是___________；基態(tài)鉀離子占據(jù)的最高能級(jí)共有___________個(gè)原子軌道，其形狀是___________。
N
3
啞鈴形
基態(tài)鉀原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p64s1，
基態(tài)鉀離子的電子排布式是1s22s22p63s23p6
06
課堂小結(jié)
構(gòu)造原理與電子排布式
電子云&原子軌道
電子排布式的書寫
電子填充: 依據(jù)構(gòu)造原理
書寫電子排布式：按能層序號(hào)由低到高;
構(gòu)造原理
E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
相同能層：
同類能級(jí)：
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
能級(jí)交錯(cuò)
s電子的原子軌道呈 形
p電子的原子軌道呈_______形
球
啞鈴
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