高中化学1.1.2原子核外电子运动课件鲁科版选修3共18张PPT

第第2课时课时 原子核外电子运动原子核外电子运动原子轨道的图形描述原子轨道的图形描述(1)原子轨道示意图概念原子轨道示意图概念将原子轨道的空间分布在直角坐标系中表示出来的图形，将原子轨道的空间分布在直角坐标系中表示出来的图形，就是原子轨道示意图。就是原子轨道示意图。(2)s、p轨道示意图轨道示意图s轨道在三维空间分布的图形为轨道在三维空间分布的图形为_形，即该原子轨道具形，即该原子轨道具有球对称性。有球对称性。笃学笃学一一原子轨道的图形描述和电子云原子轨道的图形描述和电子云1.球球p轨道空间分布的图形特点是分别相对于轨道空间分布的图形特点是分别相对于x、y、z轴对称，轴对称，因此，因此，p轨道在空间的分布分别沿轨道在空间的分布分别沿x、y、z三个方向，即三个方向，即p能级原子轨道的形状是能级原子轨道的形状是_形。如下图所示。形。如下图所示。纺锤纺锤说明说明：(1)p能级的能级的3个原子轨道互相垂直，在同一电子层个原子轨道互相垂直，在同一电子层中中px、py、pz的能量相同。的能量相同。(2)不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同，电子层数不同，电子层数n越大，电子的能量越大，原子轨道的半越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如，径越大。例如，1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径轨道均为球形，原子轨道半径及能量：及能量：r(1s)r(2s)r(3s)，E(1s)E(2s)E(3s)。电子云电子云(1)电子云的概念电子云的概念形象地描述电子在原子核外单位体积内出现的形象地描述电子在原子核外单位体积内出现的_大小大小的图形称为电子云图。的图形称为电子云图。(2)1s轨道的电子云图轨道的电子云图1s轨道的电子云图轨道的电子云图1s轨道的电子云图轨道的电子云图由于处于由于处于1s轨道上的电子在空间出现的轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，且电子在原子概率分布呈球形对称，且电子在原子核附近单位体积内出现的概率大，离核附近单位体积内出现的概率大，离核越远，单位体积内电子出现的概率核越远，单位体积内电子出现的概率越小。如右图所示：越小。如右图所示：2概率概率(3)电子云的意义电子云的意义电子云的形状并不是电子的运动轨道。它是电子电子云的形状并不是电子的运动轨道。它是电子_的统计结果。电子云图中小黑点密的地方，说明在那里电的统计结果。电子云图中小黑点密的地方，说明在那里电子在子在_；小黑点稀疏的地方，说；小黑点稀疏的地方，说明在那里电子在明在那里电子在_。说明说明：在电子云图中，一个小黑点并不代表一个电子，它：在电子云图中，一个小黑点并不代表一个电子，它只是代表电子在核外此处出现过。只是代表电子在核外此处出现过。出现概率出现概率单位体积内出现的概率大单位体积内出现的概率大单位体积内出现的概率小单位体积内出现的概率小 通过两课时的学习，你对通过两课时的学习，你对“原子结构原子结构”知识又有了哪知识又有了哪些新的认识？些新的认识？提示提示(1)对原子结构的认识过程是漫长的，许多科学家都对原子结构的认识过程是漫长的，许多科学家都做出了巨大的努力，并且量子力学理论肯定也是不完备的，做出了巨大的努力，并且量子力学理论肯定也是不完备的，对原子结构的探索空间还是很大的。对原子结构的探索空间还是很大的。(2)加深了对核外电子运动特征的理解加深了对核外电子运动特征的理解核外电子运动的核外电子运动的能量是不连续的，分为不同的能级能量是不连续的，分为不同的能级因此得到的氢原子因此得到的氢原子光谱是线状光谱。光谱是线状光谱。(3)正确运用四个量子数正确运用四个量子数(n、l、m、ms)描述核外电子的运描述核外电子的运动状态。动状态。【慎思慎思1】电子云和原子轨道有何联系呢？电子云和原子轨道有何联系呢？提示提示在电子云和原子轨道中，应注意电子云概念的抽象在电子云和原子轨道中，应注意电子云概念的抽象性，即电子云实际上不存在，电子云只是形象地描述电子性，即电子云实际上不存在，电子云只是形象地描述电子在核外的运动状态，尤其对于电子云中小黑点以及疏密的在核外的运动状态，尤其对于电子云中小黑点以及疏密的意义要明确。意义要明确。当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。一个原子轨道里最多只能容纳一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相个电子，而且自旋方向相反，这个原理称为泡利原理。反，这个原理称为泡利原理。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况、自旋状态。子分布情况、自旋状态。【慎思慎思2】原子轨道特点：原子轨道特点：a.s原子轨道是球形的，原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤原子轨道是纺锤形的；形的；b.能层序数能层序数n越大，原子轨道的半径越大；越大，原子轨道的半径越大；c.不同能不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；d.s能级只有一个原子轨道；能级只有一个原子轨道；e.p能级有能级有3个原子轨道，互相垂个原子轨道，互相垂直，可分别以直，可分别以px、py、pz表示。表示。原子轨道的图像描述原子轨道的图像描述s能级的原子轨道和能级的原子轨道和p能级的原子轨道图分别如下，由此可能级的原子轨道图分别如下，由此可见：见：s电子的原子轨道都是球形的，电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道是纺电子的原子轨道是纺锤形的，每个锤形的，每个p能级的能级的3个原子轨道相互垂直。个原子轨道相互垂直。要点一要点一|原子轨道的图像描述和电子云原子轨道的图像描述和电子云1电子云电子云人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。点密集的地方表示电子在那里出现的概率大，率的大小。点密集的地方表示电子在那里出现的概率大，点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小。这种形象地点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小。这种形象地描述电子在空间出现概率大小的图形称为电子云图。描述电子在空间出现概率大小的图形称为电子云图。特别提醒特别提醒：电子云是电子在核外空间各处出现概率密度大：电子云是电子在核外空间各处出现概率密度大小的形象化描述。小的形象化描述。注意注意：电子云是一个形象化描述电子云是一个形象化描述一个小黑点不代表一个电子一个小黑点不代表一个电子电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小2 下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()。A因为因为p轨道是轨道是“8”字型的，所以字型的，所以p电子走电子走“8”字形字形 B主量子数为主量子数为3时，有时，有3s、3p、3d、3f 四个轨道四个轨道C氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一条轨道氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一条轨道D原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的解析解析A项项p 轨道是纺锤形，是指电子出现频率高的轨道是纺锤形，是指电子出现频率高的“区域区域”的形状；的形状；B项主量子数为项主量子数为3时，没有时，没有3f轨道；轨道；C项氢原子中项氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，还存在着许多空轨道；有一个电子，但轨道是人们规定的，还存在着许多空轨道；D项正确。项正确。答案答案D【例例1】s型电子云呈球形对称；型电子云呈球形对称；p型电子云呈纺锤形对称，型电子云呈纺锤形对称，有有 x、y、z 三个伸展方向，有三个轨道；三个伸展方向，有三个轨道；d型电子云型电子云和和f型电子云都较复杂，型电子云都较复杂，d型电子云有五个伸展方向型电子云有五个伸展方向(五个轨道五个轨道)，f型电子云有七个伸展方向型电子云有七个伸展方向(七个轨道七个轨道)。观察观察1s 轨道电子云示意图，下列说法正确的是轨道电子云示意图，下列说法正确的是 ()。【体验体验1】A一个小黑点表示一个小黑点表示1个自由运动的电子个自由运动的电子B1s轨道的电子云形状为圆形的面轨道的电子云形状为圆形的面C电子在电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳轨道上运动像地球围绕太阳 旋转旋转D1s轨道电子云的点的疏密表示电子在轨道电子云的点的疏密表示电子在 某一位置出现机会的多少某一位置出现机会的多少解析解析点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。这种形象地稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。这种形象地描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。由描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云图。由上图可知，处于上图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示越远出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。电子曾经出现过的位置。答案答案D 下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？(1)s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走电子是走字形。字形。(2)主量子数为主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。时，有自旋相反的两条轨道。(3)主量子数为主量子数为3时，有时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。四条轨道。解析解析本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发，判断正误。概念出发，判断正误。(1)不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改为：不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改为：s电子电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球形对称，其剖面图在核外运动电子云图像或概率分布呈球形对称，其剖面图是个圆。而是个圆。而p电子云图像或概率分布呈哑铃型，其剖面图电子云图像或概率分布呈哑铃型，其剖面图是是形。形。【案例案例】(2)不正确，因为不正确，因为n1，l0，m0，只有一个，只有一个1s原子轨道。原子轨道。应改为主量子数为应改为主量子数为1时，在时，在1s原子轨道中有两个自旋相反原子轨道中有两个自旋相反的电子。的电子。(3)不正确，因为不正确，因为n3时，时，l只能取只能取0、1、2，所以没有，所以没有3f，另外另外3s、3p、3d的电子云形状不同，的电子云形状不同，3p有有m0、1三种三种空间取向不同的运动状态，有空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，个原子轨道，3d有有m0、1、2五种空间取向，有五种空间取向，有5个原子轨道。因此应改为：个原子轨道。因此应改为：主量子数为主量子数为3时，有时，有9个原子轨道。个原子轨道。答案答案见解析见解析