資源簡介

(共22張PPT)
電子云 原子軌道
第一章 原子結構與性質
1. 知道電子的運動狀態(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。
2. 通過認識原子結構及核外電子排布，辨識微觀粒子的運動狀態不同于宏觀物體的運動狀態。
3. 結合原子核外電子排布規律及核外電子排布的原則建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系。
回憶原子結構理論的發展
1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行。
1926年薛定諤提出：可以用一個數學方程描述核外電子的運動狀態，為近代量子力學奠定了理論基礎。量子力學推翻了玻爾的線性軌道模型。
量子力學指出：一定空間運動狀態的電子并不在玻爾假設的線性軌道上運動，而是在核外空間各處都可以出現，只是出現的概率不同，可以算出它們的概率密度分布。
回憶原子結構理論的發展
一、電子在核外的空間分布
1.概率密度 ρ
用P表示電子在某處出現的概率，V表示該處的體積，則 稱為概率密度
氫原子1s電子的概率密度分布圖
一、電子在核外的空間分布
2.電子云
最高分辨率顯微鏡可見單個氫原子
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。
一、電子在核外的空間分布
2.電子云
氫原子1s電子的概率密度分布圖
電子出現的概率密度大
電子出現的概率密度小
電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述。
注意：
(1)小點表示電子在原子核外出現的概率密度。
(2)小點越密，表明概率密度越大。
(3)電子云圖很難繪制,使用不方便,故常使用電子云輪廓圖。
一、電子在核外的空間分布
3.電子云輪廓圖
1s電子的電子云輪廓圖繪制過程
將電子在原子核外空間出現的概率P＝90% 的空間圈出來，繪制電子云的輪廓圖，便可描繪電子云的形狀。
【思考】對比1s、2s、3s、4s的電子云輪廓圖有何異同？你能解釋這樣的規律嗎？
1s
2s
3s
4s
同一原子的s電子的電子云輪廓圖
規律:①不同能層s電子的電子云輪廓圖形狀一致，均為球形（無方向性）
②能層越高，s電子的電子云輪廓圖半徑越大
原因:由于電子能量依次增高，電子在離核更遠的區域出現的概率增大，電子云越來越向更大的空間擴展
【思考】電子云輪廓圖都是球形嗎？p電子云有什么特點？
p能級的電子云輪廓圖
——啞鈴形
除s電子云外，其他電子云都不是球形的。
注意：
①p電子云輪廓圖是啞鈴形的，每個p能級有3個相互垂直的電子云，分別以px、py、pz表示，右下角標x、y、z分別是P電子云在直角坐標系的取向。
②在同一能層中px、py、pz的能量相同。
③ p電子云輪廓圖的平均半徑隨n增大而增大。
二、原子核外電子的空間運動狀態
1.原子軌道
(1)定義：量子力學把電子在原子核外的一種空間運動狀態稱為一個原子軌道。
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，即電子云輪廓圖可以看作為原子軌道。
(2)形狀
①s能級的原子軌道只有1個，呈球形，在空間只有一個伸展方向。
②除s電子云外，其他電子云輪廓圖都不是球形的。例如 p電子云輪廓圖呈啞鈴狀，在空間有三個伸展方向。
微觀粒子可視化1： 1s~2p原子軌道
微觀粒子可視化1：1s~2p原子軌道疊加
【思考】根據所學知識填寫下表，并預測d、f能級中的原子軌道數量。
能級 s p d f
最多可容納電子數 2 6 10 14
原子軌道數
每個軌道容納電子數
1
2
3
2
5
7
2
2
d 軌道
f 軌道
請根據下表整理不同能層、能級和原子軌道之間的關系
能層 能級 原子 軌道數 原子軌道符號 原子軌道的形狀和取向 形狀 取向
K 1s
L 2s
2p
M 3s
3p
3d
N 4s
4p
4d
4f
1
1
3
1
3
5
1s
2s
2px、2py、2pz
3s
3px、3py、3pz
4s
4px、4py、4pz
······
······
······
······
······
球形
啞鈴形
相互垂直
球形
球形
啞鈴形
······
球形
啞鈴形
相互垂直
相互垂直
······
······
······
1357
電子層n 能級數 能級類型 原子軌道數
1 1 1s 1（1s）
2 2 2s、2p 4（2s、2Px、2Py、2Pz）
3 3 3s、3p、3d 9 (3s、3Px、3Py、3Pz、3d(5個))
4 4 4s、4p、4d、4f 16
n n n2
電子層、能級、軌道數關系
原子軌道中的能量關系
①相同能層上原子軌道能量高低：
E ( ns )< E ( np )< E ( nd )< E ( nf )...
②不同能層，同一類能級能量高低：
E (1s)< E (2s)< E (3s)< E (4s)…
③同一能層同一能級原子軌道的能量相同，如2px、2py、2pz;軌道的能量相同
(1)在原子中第n能層,電子占有的軌道數最多為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)電子云圖中小黑點密度的大小可表示電子的多少。(　　)
(4)p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形。(　　)
1、判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
√
√
×
×
2、如圖是s能級和p能級的原子軌道圖,下列說法正確的是(　　)
A.s能級和p能級的原子軌道形狀相同
B.每個p能級都有6個原子軌道
C.s能級的原子軌道半徑與能層序數有關
D.鈉原子的電子在11個原子軌道上高速運動
C　　

展開更多......

收起↑