第一章第一節(jié)第3課時《原子結(jié)構(gòu)》人教版選擇性必修21.原子核外的電子運(yùn)動狀態(tài)是怎么樣的？2.不同能級中最多可容納電子數(shù)為什么不同?能層KLMN最多電子數(shù)281832能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多電子數(shù)2262610261014玻爾模型電子云模型1913年，波爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行1926年，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分布。

核外電子有什么運(yùn)動特點(diǎn)？核外電子的運(yùn)動特點(diǎn)運(yùn)動特點(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測定速度可測軌跡可以描述不能準(zhǔn)確描述如何表示核外電子的運(yùn)動狀態(tài)？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設(shè)的線性軌道上運(yùn)動，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。一、電子云處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象描述。概率密度：

P表示電子在某處出現(xiàn)的概率；V表示該處的體積。小點(diǎn)越密，表明概率密度越大。一、電子云繪制電子云輪廓圖時，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來(如圖1-8)。1.不同能層的s電子云形狀一致，均為球形；2.能層越高，s電子的電子云半徑越大。相同原子的s電子的電子云輪廓圖你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？p電子云的形狀是啞鈴狀的，有三種空間伸展方向，分為相對于x、y、z軸對稱。有3個互向垂直電子云分別稱為Px、Py、Pz1.定義：

電子在原子核外的一個空間運(yùn)動狀態(tài)稱為一個原子軌道。2.形狀：（1）s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。每個s能級有1個原子軌道1s2s3s4s二、原子軌道（2）p原子軌道的電子云是紡錘形的（也叫啞鈴形）二、原子軌道每個p能級有3個原子軌道，它們相互垂直，分別以px、py、pZ表示。px

py

pZ二、原子軌道同一能層中，px、py、pZ能量相同，x、y、z表示相對位置，人為設(shè)定，沒必要嚴(yán)格區(qū)分相互垂直二、原子軌道d能級的電子云輪廓圖f能級的電子云輪廓圖【思考?討論】填下表，并預(yù)測d、f能級中的原子軌道數(shù)量。能級spdf最多可容納電子數(shù)261014原子軌道數(shù)

單軌道容納電子數(shù)

13572222不同能級中的原子軌道數(shù)量二、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

K1s11s球形-L2s12s球形-2p32px、2py、2pz啞鈴形相互垂直M3s13s球形-3p33px、3py、3pz啞鈴形相互垂直3d5---【鞏固?評價】填下表，歸納總結(jié)能層、能級和原子軌道之間的關(guān)系。二、原子軌道

每個原子軌道中最多可容納兩個電子，那么這兩個電子的運(yùn)動狀態(tài)有什么差異呢？三、電子自旋鈉原子光譜實(shí)驗(yàn)只有1個最外層電子的鈉原子光譜會在光譜里呈現(xiàn)雙線斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束提出猜想

：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運(yùn)動狀態(tài)1925年，兩個荷蘭年輕人根據(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。電子自旋有順時針和逆時針兩種狀態(tài)，常用上下箭頭（↑和↓）表示自旋狀態(tài)相反的電子。三、電子自旋自旋是微觀粒子的內(nèi)在屬性，如同它的電荷、質(zhì)量一樣。能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)，一個原子中不可能存在運(yùn)動狀態(tài)完全相同的2個電子。

思考：（1）核外電子在原子軌道中按照什么規(guī)律排布？（2）核外電子在原子軌道中的排布應(yīng)該如何表示？軌道表示式用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子，叫做軌道表示式（又稱電子排布圖）。O1s22s22p4

O

1s

2s

2p↑↓↑↓↑↓↑↑簡并軌道：方框相連“↑”、“↓”表示一種自旋狀態(tài)的電子方框：軌道軌道表示式用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子，叫做軌道表示式（又稱電子排布圖）。“↑↓”稱電子對“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子)。O1s22s22p4O

1s

2s

2p↑↓↑↓↑↓↑↑箭頭同向的單電子稱自旋平行用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子，叫做軌道表示式（又稱電子排布圖）。O1s22s22p4O

1s

2s

2p↑↓↑↓↑↓↑↑2p2s

1s↑↓↑↓↑↓↑↑能級上下錯落，以表達(dá)能量高低不同。在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級【思考?討論】請寫出基態(tài)氫原子可能的軌道表示式H或H1s

1s↓↑請寫出基態(tài)氦原子可能的軌道表示式HeHe1s

1s↑↓↑↑√【排布規(guī)律1】泡利原理核外電子在原子軌道中的排布規(guī)律基于光譜事實(shí)，在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反，這個原理是由泡利首先提出，稱為泡利原理，也稱泡利不相容原理。同一個原子中不能有兩個或兩個以上的電子處于完全相同的運(yùn)動狀態(tài)。電子的運(yùn)動狀態(tài)空間運(yùn)動狀態(tài)（原子軌道）電子自旋泡利原理同一個原子中不能有兩個或兩個以上的電子處于完全相同的運(yùn)動狀態(tài)。在氧原子中，有

種空間運(yùn)動狀態(tài)，有

種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子。58占了多少原子軌道就有多少種空間運(yùn)動狀態(tài)有多少個電子，就有多少種運(yùn)動狀態(tài)請寫出基態(tài)Li、Be、B的軌道表示式。Li1s2s↑↓↑【鞏固?評價】Be1s2s↑↓↑↓B1s

2s

2p↑↓↑↓↑

簡并軌道的空軌道也要畫出來?！舅伎?討論】C1s

2s

2p↑↓↑↓↑↓

C1s

2s

2p↑↓↑↓↑↑C1s

2s

2p↑↓↑↓↑↑

C1s

2s

2p↑↓↑↓↑↓

不符合泡利原理請寫出基態(tài)碳原子可能的軌道表示式?；鶓B(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是優(yōu)先以自旋平行方式分別占據(jù)不同軌道，稱為洪特規(guī)則。洪特規(guī)則1925年，洪特在詮釋復(fù)雜原子光譜時，得出判斷基態(tài)原子光譜的三條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，后人歸并簡化為一條：【思考?討論】請寫出24號元素的軌道表示式。Cr1s

2s

2p3s3p3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↑1s22s22p63s23p63d54s1洪特規(guī)則的特例：電子排布時，當(dāng)能量相同的簡并軌道處于半滿、全滿或全空時，整個原子的能量較低。洪特規(guī)則相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f14半充滿:p3、d5、f7全空:p0、d0、f0【思考?討論】請寫出24號元素的基態(tài)原子價層軌道表示式3d4s↑↓Cr↑↑↑↑3d4s↑Cr↑↑↑↑↑只有一組全滿的簡并軌道有兩組半滿的簡并軌道請寫出29Cu的價層電子軌道表示式Cu3d4s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑3d104s1【鞏固?評價】在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，簡稱能量最低原理。能量最低原理【思考?討論】不符合能量最低原理(1)為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1?(2)為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是，而不是?(3)為什么基態(tài)Sc的價電子是3d14s2，而不是4s3?不符合洪特規(guī)則不符合泡利原理書本P16【思考?討論】(1)下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子?為什么?(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子?為什么?√√書本P16不符合泡利原理不符合洪特規(guī)則核外電子在原子軌道中的排布規(guī)律①泡利原理②洪特規(guī)則③能量最低原理（2）為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是而不是？想一想（1）為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而非1s12s1？（3）為什么基態(tài)K和Ca的價電子排布式是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？1s↑↑↓↑↓↑↑2s2p1s↑↓↑↓↑↓↑2s2p（1）為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而非1s12s1？不滿足能量最低原理想一想（2）為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是而不是？不滿足洪特規(guī)則1s↑↑↓↑↓↑↑2s2p1s↑↓↑↓↑↓↑2s2p想一想（3）為什么基態(tài)K和Ca的價電子排布式是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？不滿足構(gòu)造原理想一想原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式軌道表示式意義原子或離子各能層上的核外電子總數(shù)的式子用數(shù)字在能級符號右上角標(biāo)明該能級上排布的電子數(shù)每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子實(shí)例1s22s22p63s23p63d64s2

[Ar]3d64s2

3d64s2原子結(jié)構(gòu)的表示方法簡化電子排布式價層電子排布式練一練1s↑↑↑↑↓2s2pA1s↑↑↓↑↓2s2pB1s↑↓↑↓↑↓↑2s2pC1s↑↑↓↑↑↑2s2pD（1）以下原子不屬于基態(tài)原子的是（）（1）以下原子不屬于基態(tài)原子的是（ACD）1s↑↑↑↑↓2s2pA1s↑↑↓↑↓2s2pB1s↑↓↑↓↑↓↑2s2pC1s↑↑↓↑↑↑2s2pD不滿足泡利原理基態(tài)原子不滿足洪特規(guī)則不滿足構(gòu)造原理練一練（2）以下鋰原子的軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高

的是（

），能量最低的是（

）1s↑↑↓2s2pA1s↑↑↓2s2pB1s↑↓↑2s2pC1s↑↓↑2s2pD練一練1s↑↑↓2