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(共28張PPT)
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(guò)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。
原子結(jié)構(gòu)的探索歷程（科學(xué)史話）
道爾頓
提出原子
湯姆孫
確認(rèn)電子
盧瑟福
確認(rèn)原子核
提出質(zhì)子
預(yù)測(cè)中子
玻爾
提出電子分層運(yùn)動(dòng)
實(shí)心模型
葡萄干模型
行星模型
1803年 1904年 1911年 1913年
古時(shí)候
中國(guó)五行說(shuō)
古希臘
ATOM
1913年，玻爾提出電子在特定軌道上運(yùn)動(dòng)的線性軌道模型
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)
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
電子云與原子軌道
氫原子的五次瞬間照相
用小黑點(diǎn)的疏密來(lái)表示
小黑點(diǎn)密處表示電子出現(xiàn)的概率密度大，小黑點(diǎn)疏處概率密度小
5 張照片 疊 印
100 張照片疊印
1 000 張照片疊印
看上去好像一片帶負(fù)電的云霧籠罩在原子核周圍
電子云
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(lái)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(lái)。
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(lái)越向更大的空間擴(kuò)展。
(2)p 電子云
規(guī)律： ①p能級(jí)的電子云輪廓圖是啞鈴形的，
②每個(gè)p能級(jí)有3個(gè)相互垂直的啞鈴形區(qū)域
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
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
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
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。
各軌道之間的位置關(guān)系
02
泡利原理
電子自旋有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種狀態(tài)，常用上下箭頭（↑和↓）表示自旋狀態(tài)相反的電子。
自旋是微觀粒子的內(nèi)在屬性，如同它的電荷、質(zhì)量一樣。
電子自旋
02
泡利原理
基于光譜事實(shí)，在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反，這個(gè)原理是由泡利首先提出，
稱為泡利原理，也稱泡利不相容原理。
同一個(gè)原子中不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子處于完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
02
泡利原理
電子排布的軌道表示式
常用軌道表示式研究原子的核外電子在原子軌道中的排布。
1、用方框(或圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連。
2、各軌道按照離核由近到遠(yuǎn)，從左到右依次排列，且在方框的下方用能級(jí)符號(hào)表示軌道所屬能級(jí)。
3、用箭頭表示處于特定自旋方向的電子。
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Al
↑
02
泡利原理
電子排布的軌道表示式
常用軌道表示式研究原子的核外電子在原子軌道中的排布。
↑↓
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Al
↑
電子對(duì)
單電子(或未成對(duì)電子)
箭頭同向的單電子稱自旋平行。
↑
↑
2p
02
泡利原理
同一個(gè)原子軌道:
只有一個(gè)電子
2
1
B
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
電子對(duì)
自旋方向相反的一對(duì)電子
單電子
B 原子中: 有 對(duì)電子對(duì)，有 個(gè)單電子。
電子排布的軌道表示式
02
泡利原理
電子排布的軌道表示式
有 種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。
3
5
B
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
軌道數(shù)
電子數(shù)
1、 基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。
2p3的電子排布為 ：
1、洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子，
2、洪特規(guī)則適用于電子填入簡(jiǎn)并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道。
2p
↑
↑
↑
2p
↑
↓
↑
2p
↑
↑↓
不能為 ：
洪特
↑↓
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Na+
1s22s22p6
Na+
二.洪特規(guī)則
怎么填
2p4的電子排布為
不能為
↑↓ ↑ ↓
↑↓ ↑↓
2p
使用范圍
03
洪特規(guī)則
洪特規(guī)則特例*
能量相同的簡(jiǎn)并軌道在______、_____和_______條件時(shí)，體系能量較低，原子較穩(wěn)定。
光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)
3d 4s
↑↓
Cr
↑
↑
↑
↑
3d 4s
↑
Cr
↑
↑
↑
↑
↑
只有一組全滿的簡(jiǎn)并軌道
有兩組半滿的簡(jiǎn)并軌道
全滿
半滿
全空
半充滿狀態(tài)
√
能量最低原理
04
整個(gè)原子的能量由____________、____________和 ___________三個(gè)因素共同決定。
能量最低原理
核電荷數(shù)
電子數(shù)
電子狀態(tài)
在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù) 的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。
能量最低
04
能量最低原理
① 相鄰能級(jí)能量相差很大時(shí)，電子填入能量較低的能級(jí)可使原子能量最低。如所有主族元素的基態(tài)原子。
② 當(dāng)相鄰能級(jí)能量差別不大時(shí)，有1-2個(gè)電子填入能量稍高的能級(jí)可能反而降低電子的排斥能，進(jìn)而使原子整體能量最低。如所有副族元素的基態(tài)原子。
感謝觀看
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