1.1.3 电子云与原子轨道
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能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7
第3课时 电子云与原子轨道
目标导航 预习引导
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
预习交流 1
能层与能级(原子轨道的类型)及原子轨道数目有何关系? 答案:第 n 能层上有 n 个能级、n2 个原子轨道,例如,第 3 能层就 有 3 个能级(3s,3p,3d),包含 9 个原子轨道,不同能级中的电子云可能 有不同的伸展方向,即可能有不同的原子轨道。
的:
。
(3)有关氢原子电子云图的说法正确的是
。
A.黑点密度大,电子数多
B.黑点密度大,单位体积内电子出现的机会大
C.电子云图是对电子运动无规律性的描述
D.电子云图描述了电子运动的客观规律
第3课时 电子云与原子轨道
问题导学 当堂检测
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课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
答案:(1)距原子核越近,电子出现的机会越多;距原子核越远,电 子出现的机会越少 (2)低 高 因为离核越近,电子的概率密度越 大,离核越远,电子的概率密度越小 (3)BD
第3课时 电子云与原子轨道
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第3课时 电子云与原子轨道
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课堂合作探究
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请回答下列问题:
(1)从图中数百万次运动状态的统计结果,你能得出什么结
论? 。
(2)离核越近,电子的能量越
;离核越远,电子的能量
越
。请你说明是怎样得出这一结论
第3课时 电子云与原子轨道
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二、泡利原理和洪特规则 活动与探究
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课堂合作探究
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1.下列表示的是第二周期一些原子的核外电子排布图,请说出 每种符号的意义及从中获得的一些信息。
第3课时 电子云与原子轨道
第3课时 电子云与原子轨道
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课堂合作探究
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3.不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同呢? 答案:不同能层同种能级的原子轨道形状相似,但不完全相同。 只是原子轨道的半径不同,能级序数 n 越大,电子的能量越大,原子轨 道的半径越大。例如 1s、2s、3s 轨道均为球形,原子轨道半 径:r(1s)<r(2s)<r(3s)。
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迁移与应用
例1
课Βιβλιοθήκη Baidu预习导学
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现代科学研究发现:电子在核外空间所处的位置及其运动速度 不能同时准确测定。为了描述核外电子的运动情况,现代量子力学采 用了统计的方法,即对 1 个电子的多次行为或多电子的一次行为进 行总的研究。右图是对氢原子核外 1 个电子数以百万次的运动状态 统计而得,人们形象化地称之为“电子云”(呈三维对称)。
有 4 个电子,则排布成
。
答案:
泡利原理和洪特规则 洪特规则 不正确,因
为 3p 能级上只有 3 个轨道
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迁移训练 2 下列原子的最外层电子排布式(或外围 电子排布图)中,哪一种状态的能量较低?
(1)氮原子: (2)钠原子:A.3s1 B.3p1 (3)铬原子:A.3d54s1 B.3d44s2
(4)碳原子:
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解析:本题考查的是核外电子排布遵循的原理。根据洪特规则, 电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道, 且自旋状态相同,故(1)选 B。(4)选 A;根据能量最低原理,核外电子先 占据能量低的轨道,再占据能量高的轨道,(2)中由于 3s 轨道的能量低 于 3p 轨道的,故选 A;(3)中 A 的 3d 轨道有 5 个电子,为半充满状态, 是相对稳定的状态,所以选 A。
解析:电子云中的小黑点,单独看小黑点没什么实际意义,但从 黑点密度的大小上则能说明电子在该区域出现的几率大小。(1)从统 计的结果中分析,距离原子核越近,电子出现的机会越多;距离原子核 越远,电子出现的机会越少。(2)从物质的运动,总是趋于能量最低来 分析,因为离核越近,电子云的密度越大,电子的能量越低,离核越远, 电子云的密度越小,电子的能量越高。(3)电子运动虽然没有宏观物 体那样的运动规律,但也有自身的规律,电子云就是人们对电子运动 规律的形象描述。
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答案:(1)一个小方框表示 1 个原子轨道。 (2)每个原子轨道里最多容纳 2 个电子,且自旋状态相反,遵循泡 利原理。 (3)当电子排在同一能级时,总是优先占据不同的轨道而且自旋 状态相同,遵循洪特规则。
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一、电子云与原子轨道 1.电子云:电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外
空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密,表示概率密度越大。 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因而被形象地称 为电子云。
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(4)多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量的高低有 以下规律:
①相同电子层不同原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf。 ②电子云形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s…… ③电子层和电子云形状相同的原子轨道的能量相等,如 2px、2py、 2pz 的能量相等。
2.电子云轮廓图:为了表示电子云轮廓的形状,对核外电子的空 间状态有一个形象化的简便描述,把电子在原子核外空间出现概率 P=90%的空间圈出来,即为电子云轮廓图。
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3.电子云的形状 s 电子云呈球形
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,你认为是否正确,说明理由 。
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解析:若 3p 能级上有 3 个电子,则它们应排布为
,不能排
布为
,因为这违背了泡利原理(一个轨道最多只能容纳 2 个电
子)和洪特规则(当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中 的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同),若 3p 能级上
答案:(1)B (2)A (3)A (4)A
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而不是 p 电子的运动形态;能层为 3 时,共有 9 个轨道;氢原子中有一 个电子,但轨道是人为规定的,可以是空轨道。
答案:D
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(1)在电子云图中每个小黑点不代表一个电子,也不代表电子在 此出现过,而是代表电子在一个微小区域里出现的概率密度。
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预习交流 2
电子的“自旋”运动是否真像地球的自旋? 答案:原子核外电子有一种称为“自旋”的运动。原子核外电子的 自旋可以有两种不同的状态,通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来 表示这两种不同的自旋状态。“电子自旋”并非真像地球绕轴自旋一 样,它只是代表电子的两种不同的运动状态。
第 3 课时 电子云与原子轨道
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1.了解原子核外电子的运动规律。 2.了解电子云和原子轨道的含义。 3.掌握泡利原理、洪特规则。
1.通过 s 电子云、p 电子云的轮廓图,加深对电子云、原子轨道含义的理解。 2.学会运用能量最低原理、泡利原理、洪特规则解释核外电子的排布特点 及特殊性质。
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迁移与应用
例 2 如果在 3p 能级上有 3 个电子,则它们应排布为(电子
排布图)
,而不能排布为
,因为这违背了
,也
不能排布成
,因为这违背了
。如果 3p 能级上有 4 个电
子,有人认为可以排布为
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p 电子云呈哑铃形
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4.原子轨道 (1)定义:电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨 道。 (2)各能级所含有原子轨道数目:
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二、泡利原理和洪特规则 1.泡利原理:一个原子轨道只能容纳 2 个电子,且自旋状态相反。 电子自旋有顺时针和逆时针两种状态。 2.洪特规则: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,而且自旋状态相同。
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一、电子云和原子轨道 活动与探究
1.电子的运动与宏观物体的运动有何不同? 答案:电子及其运动特点可概括为:体积小、质量小、带负电;绕 核转、运动快、测不准(某时刻的位置和速度);(离核的)距离不同、 能量相异、描述几率(电子在核外空间某处出现的几率,即电子云)。 2.讨论电子云图中的小黑点的含义是什么?小黑点的密度表示 什么? 答案:小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象表述。小 黑点密度越大,表明概率密度越大。
(2)黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的机会的 多少。点疏的地方表示电子在那里出现的几率小,点密集的地方表示 电子在那里出现的几率大。
(3)离核越近,电子出现的几率越大,电子云越密集。
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2.根据构造原理,29Cu 的电子排布式应是 1s22s22p63s23p63d94s2, 但实际 29Cu 的电子排布式却是 1s22s22p63s23p63d104s1,思考并讨论其 原因。依据此原理写出 24Cr 的电子排布式。
答案:有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有 1 个 电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如 p6 和 d10)、半充 满(如 p3 和 d5)和全空(如 p0 和 d0)状态时,体系的能量较低,原子较稳定, 所以 Cr 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1。
第3课时 电子云与原子轨道
迁移训练 1 下列说法中正确的是( )
A.因为 p 电子云是哑铃状的,所以 p 电子的运动形态也为哑铃状 B.能层为 3 时,有 3s、3p、3d 3 个轨道 C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道 D.原子轨道与电子云都是用来描述电子运动状态的 解析:p 电子云是哑铃状的,是电子出现频率较高“区域”的形状,
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预习交流 1
能层与能级(原子轨道的类型)及原子轨道数目有何关系? 答案:第 n 能层上有 n 个能级、n2 个原子轨道,例如,第 3 能层就 有 3 个能级(3s,3p,3d),包含 9 个原子轨道,不同能级中的电子云可能 有不同的伸展方向,即可能有不同的原子轨道。
的:
。
(3)有关氢原子电子云图的说法正确的是
。
A.黑点密度大,电子数多
B.黑点密度大,单位体积内电子出现的机会大
C.电子云图是对电子运动无规律性的描述
D.电子云图描述了电子运动的客观规律
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答案:(1)距原子核越近,电子出现的机会越多;距原子核越远,电 子出现的机会越少 (2)低 高 因为离核越近,电子的概率密度越 大,离核越远,电子的概率密度越小 (3)BD
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请回答下列问题:
(1)从图中数百万次运动状态的统计结果,你能得出什么结
论? 。
(2)离核越近,电子的能量越
;离核越远,电子的能量
越
。请你说明是怎样得出这一结论
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二、泡利原理和洪特规则 活动与探究
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1.下列表示的是第二周期一些原子的核外电子排布图,请说出 每种符号的意义及从中获得的一些信息。
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3.不同能层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同呢? 答案:不同能层同种能级的原子轨道形状相似,但不完全相同。 只是原子轨道的半径不同,能级序数 n 越大,电子的能量越大,原子轨 道的半径越大。例如 1s、2s、3s 轨道均为球形,原子轨道半 径:r(1s)<r(2s)<r(3s)。
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现代科学研究发现:电子在核外空间所处的位置及其运动速度 不能同时准确测定。为了描述核外电子的运动情况,现代量子力学采 用了统计的方法,即对 1 个电子的多次行为或多电子的一次行为进 行总的研究。右图是对氢原子核外 1 个电子数以百万次的运动状态 统计而得,人们形象化地称之为“电子云”(呈三维对称)。
有 4 个电子,则排布成
。
答案:
泡利原理和洪特规则 洪特规则 不正确,因
为 3p 能级上只有 3 个轨道
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迁移训练 2 下列原子的最外层电子排布式(或外围 电子排布图)中,哪一种状态的能量较低?
(1)氮原子: (2)钠原子:A.3s1 B.3p1 (3)铬原子:A.3d54s1 B.3d44s2
(4)碳原子:
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解析:本题考查的是核外电子排布遵循的原理。根据洪特规则, 电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道, 且自旋状态相同,故(1)选 B。(4)选 A;根据能量最低原理,核外电子先 占据能量低的轨道,再占据能量高的轨道,(2)中由于 3s 轨道的能量低 于 3p 轨道的,故选 A;(3)中 A 的 3d 轨道有 5 个电子,为半充满状态, 是相对稳定的状态,所以选 A。
解析:电子云中的小黑点,单独看小黑点没什么实际意义,但从 黑点密度的大小上则能说明电子在该区域出现的几率大小。(1)从统 计的结果中分析,距离原子核越近,电子出现的机会越多;距离原子核 越远,电子出现的机会越少。(2)从物质的运动,总是趋于能量最低来 分析,因为离核越近,电子云的密度越大,电子的能量越低,离核越远, 电子云的密度越小,电子的能量越高。(3)电子运动虽然没有宏观物 体那样的运动规律,但也有自身的规律,电子云就是人们对电子运动 规律的形象描述。
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答案:(1)一个小方框表示 1 个原子轨道。 (2)每个原子轨道里最多容纳 2 个电子,且自旋状态相反,遵循泡 利原理。 (3)当电子排在同一能级时,总是优先占据不同的轨道而且自旋 状态相同,遵循洪特规则。
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一、电子云与原子轨道 1.电子云:电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外
空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密,表示概率密度越大。 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因而被形象地称 为电子云。
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(4)多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量的高低有 以下规律:
①相同电子层不同原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf。 ②电子云形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s…… ③电子层和电子云形状相同的原子轨道的能量相等,如 2px、2py、 2pz 的能量相等。
2.电子云轮廓图:为了表示电子云轮廓的形状,对核外电子的空 间状态有一个形象化的简便描述,把电子在原子核外空间出现概率 P=90%的空间圈出来,即为电子云轮廓图。
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3.电子云的形状 s 电子云呈球形
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解析:若 3p 能级上有 3 个电子,则它们应排布为
,不能排
布为
,因为这违背了泡利原理(一个轨道最多只能容纳 2 个电
子)和洪特规则(当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中 的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同),若 3p 能级上
答案:(1)B (2)A (3)A (4)A
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而不是 p 电子的运动形态;能层为 3 时,共有 9 个轨道;氢原子中有一 个电子,但轨道是人为规定的,可以是空轨道。
答案:D
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(1)在电子云图中每个小黑点不代表一个电子,也不代表电子在 此出现过,而是代表电子在一个微小区域里出现的概率密度。
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电子的“自旋”运动是否真像地球的自旋? 答案:原子核外电子有一种称为“自旋”的运动。原子核外电子的 自旋可以有两种不同的状态,通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来 表示这两种不同的自旋状态。“电子自旋”并非真像地球绕轴自旋一 样,它只是代表电子的两种不同的运动状态。
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1.了解原子核外电子的运动规律。 2.了解电子云和原子轨道的含义。 3.掌握泡利原理、洪特规则。
1.通过 s 电子云、p 电子云的轮廓图,加深对电子云、原子轨道含义的理解。 2.学会运用能量最低原理、泡利原理、洪特规则解释核外电子的排布特点 及特殊性质。
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例 2 如果在 3p 能级上有 3 个电子,则它们应排布为(电子
排布图)
,而不能排布为
,因为这违背了
,也
不能排布成
,因为这违背了
。如果 3p 能级上有 4 个电
子,有人认为可以排布为
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4.原子轨道 (1)定义:电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨 道。 (2)各能级所含有原子轨道数目:
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二、泡利原理和洪特规则 1.泡利原理:一个原子轨道只能容纳 2 个电子,且自旋状态相反。 电子自旋有顺时针和逆时针两种状态。 2.洪特规则: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,而且自旋状态相同。
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一、电子云和原子轨道 活动与探究
1.电子的运动与宏观物体的运动有何不同? 答案:电子及其运动特点可概括为:体积小、质量小、带负电;绕 核转、运动快、测不准(某时刻的位置和速度);(离核的)距离不同、 能量相异、描述几率(电子在核外空间某处出现的几率,即电子云)。 2.讨论电子云图中的小黑点的含义是什么?小黑点的密度表示 什么? 答案:小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象表述。小 黑点密度越大,表明概率密度越大。
(2)黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的机会的 多少。点疏的地方表示电子在那里出现的几率小,点密集的地方表示 电子在那里出现的几率大。
(3)离核越近,电子出现的几率越大,电子云越密集。
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2.根据构造原理,29Cu 的电子排布式应是 1s22s22p63s23p63d94s2, 但实际 29Cu 的电子排布式却是 1s22s22p63s23p63d104s1,思考并讨论其 原因。依据此原理写出 24Cr 的电子排布式。
答案:有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有 1 个 电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如 p6 和 d10)、半充 满(如 p3 和 d5)和全空(如 p0 和 d0)状态时,体系的能量较低,原子较稳定, 所以 Cr 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1。
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迁移训练 1 下列说法中正确的是( )
A.因为 p 电子云是哑铃状的,所以 p 电子的运动形态也为哑铃状 B.能层为 3 时,有 3s、3p、3d 3 个轨道 C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道 D.原子轨道与电子云都是用来描述电子运动状态的 解析:p 电子云是哑铃状的,是电子出现频率较高“区域”的形状,