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第3課時(shí) 電子云與原子軌道
第一節(jié)　原子結(jié)構(gòu)
1913年，波爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。
量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子并不在玻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。
P表示電子在某處出現(xiàn)的概率
V表示該處的體積
概率密度: ρ =
[問題引入]原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的呢？
到了1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。
核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述
什么是電子云？
思考與交流1：圖中許許多多的小點(diǎn)表示H原子的電子嗎？？
小點(diǎn)并不是電子本身,而是表示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，因而被形象地稱為電子云。
1、電子云
圖1-7氫原子1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖
電子云：處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述。
繪制電子云輪廓圖的目的是表示　　　　　 的形狀，對(duì)核外電子的　　　 　　有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。繪制電子云輪廓圖時(shí)，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P =　　　　的空間圈出來。
電子云輪廓
空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
90%
2、電子云輪廓圖
電子云圖很難繪制，使用不便，我們常使用電子云輪廓圖
s電子云輪廓圖的繪制過程
相同原子的s電子的電子云輪廓圖
規(guī)律：①不同能級(jí)s電子的電子云形狀一致，均為球形。
②能層越高，s電子的電子云半徑越大。
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(kuò)展
(1)、s電子云輪廓形狀
注意：s電子云只有一種空間伸展方向。
除s電子云外，其他電子云輪廓圖都不是球形的。
p電子云輪廓圖是啞鈴形的，能層序數(shù)越大，p電子云半徑越大。
(2)、p電子云輪廓形狀
px、py、pz的電子云輪廓圖
無論2p、3p還是4p…..都有3個(gè)相互垂直的電子云(3種空間伸展方向)，分別稱為Px、Py、Pz，右下標(biāo)x、y、z分別是p電子云在直角坐標(biāo)系里的取向。
同一能層中px、py、pz的能量相同。
3、原子軌道
量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)_____________稱為一個(gè)原子軌道。
因此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。
空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
ns原子軌道
np原子軌道
ns能級(jí)：只有____個(gè)原子軌道，呈_______
球形
1
np能級(jí)：有____個(gè)原子軌道，呈_______，這些軌道方向_______
啞鈴形
3
互相垂直
能層 能級(jí) 原子軌道數(shù) 原子軌道名稱 原子軌道的形狀和取向 K 1s 1 1s 球形 ——
L 2s 1 2s 球形 ——
2p 3 2px、2py、2pz 啞鈴形 互相垂直
M 3s 1 3s 球形 ——
3p 3 3px、3py、3pz 啞鈴形 互相垂直
3d 5 …… …… ……
N 4s 1 4s 球形 ——
4p 3 4px、4py、4pz 啞鈴形 互相垂直
4d 5 …… …… …...
4f 7 …… …… ……
表1-2 不同能層的能級(jí)、原子軌道數(shù)量
【思考 討論】
能級(jí) s p d f
最多可容納電子數(shù) 2 6 10 14
原子軌道數(shù)
單軌道容納電子數(shù)
1
3
5
7
2
2
2
2
小結(jié)：原子軌道的特點(diǎn)
1、s原子軌道是——————的，p原子軌道是———————的；
2、能層序數(shù)n越大，原子軌道的——————越大；
3、不同能層的同種能級(jí)的原子軌道—————相似，只是——————不同；相同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，半徑———— ，能量———，方向————；
4、s能級(jí)有——個(gè)原子軌道；p能級(jí)有——個(gè)原子軌道，互相垂直，可分別以————————表示，能量————。如2px、2py、2pz軌道的能量相等。
球形
半徑
形狀
啞鈴形
半徑
相同
不同
相同
1
3
px、py、pz
相等
5、原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝_______。
n2
板書
電子云與原子軌道
電子云
概率密度分布的形象化描述
電子云輪廓圖
s電子---球形
p電子---啞鈴形
原子
軌道
定義：量子力學(xué)把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)原子軌道。
ns能級(jí) 1個(gè) 球形
np能級(jí) 3個(gè)（npx、npy、npz） 啞鈴形 互相垂直
nd能級(jí) 5個(gè)；nf能級(jí) 7個(gè)
同種軌道，能層越高，軌道半徑越大
一個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子
原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：n2
①在原子中第n能層，電子占有的軌道數(shù)最多為n2。 (　　)
②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。(　　)
③電子云圖中小黑點(diǎn)密度的大小可表示電子的多少。(　　)
④p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形。(　　)
⑤2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多( )
1、判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(6)電子的運(yùn)動(dòng)與行星相似，圍繞原子核在固定軌道上高速旋轉(zhuǎn)(　　)
(7)1s的電子云圖中一個(gè)小點(diǎn)表示一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)的電子(　　)
(8)2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多(　　)
(9)2px、2py、2pz軌道相互垂直，但能量相等(　　)
×
×
√
×
2、圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和原子軌道圖。下列有關(guān)說法正確的是
A.圖1中的每個(gè)小點(diǎn)表示1個(gè)電子
B.圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)
C.圖2表明1s軌道呈球形，有無數(shù)條對(duì)稱軸
D.圖1中的小點(diǎn)表示電子在核外所處的位置
√
√
3、下列有關(guān)原子軌道和電子云的說法正確的是
A.s軌道呈球形，隨能層序數(shù)的增加，s軌道數(shù)也增加
B.p軌道呈啞鈴形，p軌道電子繞核做“∞”形運(yùn)動(dòng)
C.電子云是籠罩在原子核外的云霧
D.電子云輪廓圖中小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外空間出現(xiàn)概率的大小
4、3px所代表的含義是（ ）
A、px軌道上有3個(gè)電子
B、第三電子層px軌道有3個(gè)伸展方向
C、px電子云有3個(gè)伸展方向
D、第三電子層沿x軸方向伸展的p軌道
D
5、如圖是s能級(jí)和P能級(jí)的原子軌道示意圖，下列說法正確的是 ( )
A、s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道形狀相同
B、每個(gè)p能級(jí)都有6個(gè)原子軌道
C、s能級(jí)的原子軌道的半徑與電子層序數(shù)有關(guān)
D、Na原子的電子在11個(gè)原子軌道上高速運(yùn)動(dòng)
C
6、元素X的基態(tài)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___________________方向，原子軌道呈_____形。
(2)元素X的名稱是____。
2
2p
三種互相垂直的伸展
啞鈴
氮

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