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第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
第一章 原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
電子云與電子排布圖
原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)是怎么樣的呢？
1913年
玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。
1926年
玻爾建立的線性軌道模型被量子力學(xué)推翻。
量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動狀態(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(ρ)分布。
導(dǎo)（3mins)
學(xué)習(xí)
目標(biāo)
結(jié)合原子核外電子排布規(guī)律及核外電子排布的原則建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。
認(rèn)識基態(tài)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(guī)則等。學(xué)會書寫1~36號元素基態(tài)原子核外電子排布的軌道表示式。
（重難點(diǎn)）
1.
2.
閱讀12-13頁及14頁表1-2，完成以下問題：
1、電子云圖中的小黑點(diǎn)能否表示電子本身？能否表示電子的運(yùn)動軌跡？能表示什么？小黑點(diǎn)越密說明？（自主，事實(shí)）
2、不同能層中的s軌道和p軌道電子云輪廓分別相同嗎？軌道大小相同嗎？能量相同嗎？相同能層中s軌道和p軌道的形狀為？同一能層中px、py、pz的能量相同嗎？（自主，事實(shí)）
3、能層序數(shù)（n）與能級數(shù)、原子軌道數(shù)及最多容納的電子數(shù)有什么關(guān)系？
4.3Px的含義是什么？（合作，概念）
閱讀課本14-16頁內(nèi)容：
5.理解泡利原理，洪特規(guī)則以及能量最低原理完成課本16頁自考與討論內(nèi)容
6.畫出基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布圖以及基態(tài)氮原子的核外電子排布圖
學(xué)8mins+助10mins
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
圖1-7 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”。
一、電子云
任務(wù)一：電子云與原子軌道
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(電子云是處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述)。
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
將出現(xiàn)概率90%的空間圈出來
一、電子云
任務(wù)一：電子云與原子軌道
p電子云輪廓圖的繪制過程
1s 2s 3s 4s
相同原子的s電子的電子云輪廓圖
如圖：你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律——不同能級s電子的電子云形狀一致，均為球形。能層越高，s電子的電子云半徑越大。原因是什么？
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
思考與討論1：
2、原子軌道
能層 能級 原子軌道數(shù) 原子軌道符號 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 - - -
[歸納總結(jié)] 能層、能級和原子軌道之間的關(guān)系。
原子軌道的特點(diǎn)
1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是啞鈴形(紡錘形）的
2.能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大；
3.不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；相同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，半徑相同，能量相同，方向不同
4. s能級只有一個(gè)原子軌道；p能級有3個(gè)原子軌道，互相垂直，可分別以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz軌道的能量相等。
展+評（22mins)
測（5mins)如圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、丙分別表示s、p能級的電子云輪廓圖。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A.電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖
B．3p2表示3p能級中有兩個(gè)原子軌道
C．由圖乙可知，s能級的電子云輪廓圖呈圓形，
有無數(shù)條對稱軸
D．由圖丙可知，p能級的原子軌道圖呈啞鈴形，
且有3個(gè)伸展方向
D
H
H 1s1
O 1s22s22p4
①軌道表示式（電子排布圖）：是表述電子排布的一種圖示。
原子軌道
簡并軌道：能量相同的原子軌道
電子對
單電子(未成對電子)
自旋平行
能級符號
電子排布的軌道表示式
②表示方法：用方框（也可用圓圈）表示原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連，箭頭（↑↓）表示一種自旋狀態(tài)電子。
展+評22mins)
1、用□或〇代表一個(gè)原子軌道，同一能級的原子軌道（簡并軌道）的方框要相互連接，不同能級中的□要相互分開。
2、整個(gè)電子排布圖中各能級的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致。
4、通常在方框下方或上方標(biāo)記能級符號。
3、箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子，↓↑”稱電子
對 ，“↑”或“↓”表示單電子（或稱未成對電子），箭頭同向的單電子稱自旋平行。
H
H 1s1
O 1s22s22p4
5、有時(shí)畫出的能級上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。
為什么一個(gè)原子軌道里能容納兩個(gè)電子？
1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出假設(shè)：電子除了空間運(yùn)動狀態(tài)外，還存在一種運(yùn)動狀態(tài)叫自旋。
1.電子自旋
(1)電子自旋的取向：
順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向（簡稱自旋相反）
(2)符號表示：
↑和↓表示自旋相反的電子
一、基態(tài)原子的核外電子排布原則
核外電子的空間運(yùn)動狀態(tài)數(shù)=原子軌道總數(shù)；
核外電子的運(yùn)動狀態(tài)數(shù)=電子總數(shù)；兩者區(qū)別在于是否區(qū)分電子的自旋狀態(tài)
②電子能量與能層、能級有關(guān)，電子的空間運(yùn)動狀態(tài)與原子軌道有關(guān)，能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)。故在同一原子中，不可能存在兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子。如F原子的電子排布式表示為1s2 2s2 2px2 2py2 2pz1，由于同一原子軌道中電子自旋相反，則9個(gè)電子的運(yùn)動狀態(tài)互不相同。
注：
①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。
能級 s p d f
原子軌道數(shù) 1 3 5 7
最多容納電子數(shù)
2 6 10 14
這個(gè)原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）。如2s2的電子排布圖為 ,不能表示為 。
填多少
2.泡利原理
在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反。
基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行
1925年，洪特根據(jù)多電子原子的原子光譜正式提出洪特規(guī)則：
如：2p3的電子排布為
不能為
洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子
洪特規(guī)則適用于電子填入簡并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道
3.洪特規(guī)則
怎么填
有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。
因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M、半充滿、 全空狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。
相對穩(wěn)定的狀態(tài)
全充滿： p6、d10、f14
半充滿：p3、d5、f7
全空： p0、d0、f0
洪特規(guī)則特例
課堂練習(xí)4：寫出 24Cr 29Cu 電子排布式和價(jià)層電子排布圖
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低，這就是能量最低原理。
①概念
②因素
整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。
a：相鄰能級能量相差很大時(shí)，電子填入能量較低的能級可使原子能量最低。如所有主族元素的基態(tài)原子。
b：當(dāng)相鄰能級能量差別不大時(shí)，有1-2個(gè)電子填入能量稍高的能級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。
4. 能量最低原理
－－自然界的普適規(guī)律
鐵原子的電子排布圖
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特規(guī)則
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
結(jié)論：基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。
違背任意一個(gè)，能量就不是最低，就不是基態(tài)。
P16
5B 1s22s22p1
6C 1s22s22p2
√
√
違反泡利原理
違反洪特規(guī)則
違反洪特規(guī)則
思考與討論
P16
思考與討論
違反能量最低原理
違反泡利原理和洪特規(guī)則
違反泡利原理
規(guī)則1：能量最低原理
規(guī)則2：泡利原理
規(guī)則3：洪特規(guī)則
洪特規(guī)則特例(洪特規(guī)則的補(bǔ)充)
原子的電子排布遵循構(gòu)造原理，能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)
在一個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。
當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。
總結(jié)： 基態(tài)原子核外電子的排布遵循的規(guī)則
實(shí)際上，整個(gè)原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。
填多少
怎么填
1.請畫出鋁原子的軌道表示式
鋁原子外層有 個(gè)電子對，
有 個(gè)單電子。
電子有 種空間運(yùn)動狀態(tài)，
有 種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子。
13
1
7
6
核外電子的空間運(yùn)動狀態(tài)數(shù)=占有的原子軌道數(shù)；
核外電子的運(yùn)動狀態(tài)數(shù)=電子總數(shù)；
兩者區(qū)別在于是否區(qū)分電子的自旋狀態(tài)
測（4mins)
表示方法
原子結(jié)構(gòu)示意圖
電子式
電子排布式
簡化電子排布式
價(jià)電子排布式
電子排布圖
價(jià)電子排布圖
以硫(S)為舉例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
S：
——七圖式
√
測（5mins)
作業(yè)：
必做：課本5，6，9，10 作業(yè)二：1-13，15
選做：作業(yè)二：14

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