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人教版 選擇性必修2
第一章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)
第三課時(shí) 電子云與原子軌道
【知識(shí)回顧】核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和排布規(guī)律
實(shí)驗(yàn)
核外電子的
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
核外電子的
排布規(guī)律
表示方法
原子
光譜
能量
量子化
能層
能級(jí)
原子結(jié)構(gòu)示意圖
構(gòu)造原理
電子排布式
【問題思考】不同能級(jí)中最多可容納電子數(shù)為什么不同？
能級(jí) s p d f
最多可容納電子數(shù) 2 6 10 14
【思考交流】如何表示核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
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)？
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 不可以同時(shí)測定
速度 可測 軌跡 可以描述 不能準(zhǔn)確描述
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
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)
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)
薛定諤方程
1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤提出：可以用一個(gè)數(shù)學(xué)方程描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為近代量子力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)推翻了玻爾的氫原子模型。
薛定諤
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
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)的電子并不在玻爾假設(shè)的線性軌道上運(yùn)動(dòng)，而是在核外空間各處都可以出現(xiàn)，只是出現(xiàn)的概率不同。
原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展
出現(xiàn)在核外空間的具體位置
出現(xiàn)在核外某位置的概率
×
√
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。
概率密度 = （P:電子在某處出現(xiàn)的概率，V:該處的體積）
左圖是氫原子1s電子的概率密度分布圖。
概率密度分布圖與電子云圖
電子出現(xiàn)的概率密度大
電子出現(xiàn)的概率密度小
概率密度分布圖與電子云圖
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
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”。
準(zhǔn)備一張正方形紙，中央畫上一個(gè)圓圈，在圓圈內(nèi)隨意
點(diǎn)上90個(gè)點(diǎn)，在圓圈外周邊隨機(jī)點(diǎn)上10個(gè)點(diǎn)。(注意離圓
心越近的地方點(diǎn)的分布越密集)
【學(xué)生活動(dòng)】
將出現(xiàn)概率90%的空間圈出來
1s電子的電子云輪廓圖繪制過程
電子云圖與電子云輪廓圖
相同原子的s電子的電子云輪廓圖
你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
不同能層s電子的電子云形狀相同，均為球形。
能層越高，s電子的電子云半徑越大。
電子云圖與電子云輪廓圖
2p 電子云
px、py、pz 的電子云輪廓圖
p電子云有什么特點(diǎn)？
p電子的電子云形狀相同，均為啞鈴形，且px、py、pz 的電子云互相垂直。
電子云圖與電子云輪廓圖
s 電子有一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，p 電子有三種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
電子云圖與電子云輪廓圖
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)
每個(gè)軌道容納電子數(shù)
不同能級(jí)中的原子軌道數(shù)量
請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚㈩A(yù)測d、f能級(jí)中的原子軌道數(shù)量。
原子軌道
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。
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) 1 3 5 7
每個(gè)軌道容納電子數(shù) 2 2 2 2
不同能級(jí)中的原子軌道數(shù)量
請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚㈩A(yù)測d、f能級(jí)中的原子軌道數(shù)量。
原子軌道
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。
用身邊的常用物品(如橡皮泥、粘土)自制原子軌道模型
【學(xué)生活動(dòng)】
【課堂小結(jié)】
請(qǐng)整理能層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系，并填表。
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 ——
L 2s ——
2p
M 3s ——
3p
3d —— —— ——
請(qǐng)整理能層、能級(jí)和原子軌道之間的關(guān)系，并填表。
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 —— —— ——
【課堂小結(jié)】
【課堂練習(xí)】
1. 下列對(duì)于電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述正確的是( D )
電子沿著固定的軌道圍繞原子核運(yùn)動(dòng)
電子依次填入K、L、M、N、O、P、Q能層
能夠同時(shí)測定核外電子的運(yùn)動(dòng)位置和速度
基態(tài)原子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)
2. 下列能級(jí)中，軌道數(shù)為5的是( C )
A. 2s B. 2p
C. 4d D. 4f
【課堂練習(xí)】
3. 下列敘述中，正確的是( B )
s電子的電子云輪廓圖為圓形
2p和3p軌道形狀均為啞鈴形
電子云圖中的點(diǎn)代表電子
電子云圖中的點(diǎn)代表電子的運(yùn)動(dòng)痕跡
【課堂練習(xí)】
4. 下列關(guān)于原子軌道的說法不正確的是( B )
2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)都為3
各電子層所含有的原子軌道數(shù)為2n2
2px、 2py 、 2pz軌道相互垂直，但能量相等
s、p、d能級(jí)所含有的原子軌道數(shù)分別為1、3、5
【課堂練習(xí)】
5.下列敘述中，正確的是( D )
3p2表示3p能級(jí)上有2個(gè)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
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
【課堂練習(xí)】
參考答案：
1. D 2. C 3. B 4. B 5. D
【課堂練習(xí)】

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