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原子轨道电子云的轮廓图

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原子核外电子的轨道形状课件

原子核外电子的轨道形状课件

原子核外电子的运动特征
原子核外电子的轨道形状
一、电子云
注意： A.小黑点的含义 B.小黑点疏密的含义 C.H原子电子云的形状
原子核外电子的轨道形状
电子云：描述核外电子运动特征的图象。 电子云中的小黑点：
并不是表示原子核外的一个电子,而是表 示电子在此空间出现的机率。
电子云密度大的地方说明电子出现的机 会多，而电子云密度小的地方说明电子出 现的机会少。
3.各原子轨道的能量高低： 多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子 轨道能量的高低存在如下规律：
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：
ns < np < nd < (2)形n状f 相同的原子轨道能量的高低：
1s < 2s < 3s < 4s…… (3)电子层和形状相同的原子轨道的能量相 等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
原子核外电子的轨道形状
二 核外电子的排布 分层排布
电子层： K L M N O P Q
离核远近：近
远
能量高低：低
高
1234567 K LMNOPQ
原子核外电子的轨道形状
排布规律（一低四不超） （1）能量最低原理 （2）各层最多容纳2n2 个电子 （3）最外层不超过8个（K层2个） （4）次外层不超过18个，倒数第
s轨道：球形
原子核外电子的轨道形状
p轨道：纺锤形
原子核外电子的轨道形状
1、原子轨道的特点
①s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的； ②S轨道是球形对称的，所以只有1个轨道； ③p轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，所 以p轨道包括px、py、pz3个轨道； ④d轨道有5个伸展方向（5个轨道）
三层不超过32个。 相互制约，相互联系
电子云图像

电子云图像

1
電子雲
♦ 由于原子内电子的运动以电子在空间出现的机 率表示，图形上以点状的密疏表示电子在核外 空间中出现机率的高低，此点状图称为电子云 图，如下图1s电子云图：
1s电子云图
2
原子軌域的大小
♦ 理论上，原子内的电子活动空间可以延伸至无 限远，因此无法定义原子轨域的大小。实际上 ，较广为接受的原子轨域大小的定义是由原子 核往外延伸至电子总出现机率为90%的空间范 围。
♦ 原子轨域主壳层n值愈大，能量愈高，其电子 在核外空间的主要活动范围离原子核愈远。
10
原子轨域的副壳层
♦ n主壳层又分为n个副壳层，副壳层依序以s、 p、d、f、…等符号表示。
♦ n = 1的主壳层，只有一种副壳层，以1s表示 ，又称为1s原子轨域，简称1s轨域。
♦ n = 2的主壳层则有二种副壳层，以2s及2p表 示，又称为2s及2p轨域。
♦ 包立不相容原則比較簡單的定義為，每一個原 子軌域最多只能容納兩個自轉方向相反的電子 。
♦ 填入兩個電子的軌域，淨電子自轉磁量為0，此 為自然法則。
28
一個軌域能填入三個電子？
♦ 當然不行，因為違反自然法則，理由如下： 1. 電子自轉只有順時針及反時針方向兩種，沒 有其他可能的自轉方式。 2. 電子自轉方向相反才能配對於同一軌域，配 對電子淨磁量為0。 [此現象可以兩塊長條磁鐵為例說明，兩塊長 條磁鐵需相反極才能互相吸引配對。]
♦ 有些教材定义电子总出现机率95%的空间范围 为原子轨域大小，而电子总出现机率95%的空 间范围则大于90%的空间范围。
3
氫原子1s軌域
♦ 氢原子的所有轨域均可以数学函数表示，这些 数学函数称为氢原子轨域波函数。
氢原子1s轨域波函数 Ψ1s
结构化学2-3

结构化学2-3

原子轨道轮廓图 把的大小轮廓和正负在直角坐标系中
表达出来，选用一个合适的等值曲面。 它可定性反映波函数在三维空间的大小、 正负、分布和节面情况。 原子轨道轮廓图是原子轨道空间分布图简化的实用图形。
原子轨道轮廓图
+
-
+
-
+
-
+
+-
+
3d轨道
原子轨道轮廓图
+
+
-
-
+-
+
+
-
-
+
+
+ -
-
+
+
-
★ 原子轨道等值线图
分也是归一的，所以径向分布函数可写为：D(r) r 2 R(r) 2
Dnl(r)的来历
波函数归一化



nlm (r, ,) 2 d R2 (r)r2dr 2( )sind () 2d 1
r0
0
0
半径为 r，厚度为 dr 的球壳中的概率 2 d 2 r2 sin d ddr 0 0
3d yz (1/36 2 ) Z / a0 3/ 2 2e / 2sin2sin
3
2
2
3dx2y2 (1/ 36 2 ) Z / a0 3/ 2 2e / 2sin2cos 2
3dxy (1/36 2 ) Z / a0 3/ 2 2e / 2sin2 sin2
2.3 波函数和电子 云的图形
nlm (r, , ) Rnl (r)Ylm( , )
径向函数 球谐函数
波函数（Ψ，原子轨道）和电子云（ |Ψ|2在空间的分布） 是三维空间坐标的函数，将它们用图形表示出来，使抽象 的数学表达式成为具体的图象，对于了解原子的结构和性 质，了解原子化合为分子的过程都具有重要的意义。
人教课标版 电子云及电子排布式归纳PPT

人教课标版 电子云及电子排布式归纳PPT


3. 原子轨道的特点
s能级的原子轨道图
s能级的原子轨道是球形对称的（原子核位于球 心），能层序数n越大（电子能量越大， 1s<2s<3s......），原子轨道半径越大。
P能级的原子轨道

z
z
y
y
y
x
x
x
P能级的原子轨道是纺锤形的,每个p能级有3个原
子轨道,它们相互垂直,分别以px、py、pZ表示。p电 子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能
11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰
15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东
如： 24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
洪特规则：半充满、全充满更稳定
学生阅读见课本P7-8
1、什么是能量最低原理？ 2、什么是基态原子、激发态原子？
它们如何转化？ 3、什么是光谱？光谱分析？
归纳总结
四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
——洪特规则
题型二、核外电子排布：电子排布式、轨道表示式
结构示意图
电子排布 电子排布图（轨道
式
表示式）
铁
原 子
1s22s22p63s23 p63d64s2
请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所 能反映的粒子结构信息。
第六节 波函数的电子云图形

第六节 波函数的电子云图形


z
+
θ
r
-
z
(1) S轨道 S轨道 (2) P轨道 P轨道
+
x
Pz
Px
Py
d 3 z2r 2 ~ 3 cos2 θ − 1
3 cos
2
θ −1
d zx ~ sin θ cos θ cos ϕ
ϕ = 0, π
sin θ cos θ
氢原子d 氢原子d-轨道( l = 2 )角度分布
d yz ~ sin θ cos θ sin ϕ
作法：以原子核所处的位置为坐标原点，在每一个方向（ 、 ） 作法：以原子核所处的位置为坐标原点，在每一个方向（θ、φ） 引一条直线，直线的长度等于Ylm （θ、 φ ）绝对值的大小，所有 绝对值的大小， 引一条直线，直线的长度等于 、 这些直线的端点在空间构成一个曲面即为角度分布图， 这些直线的端点在空间构成一个曲面即为角度分布图，再适当地 标出正负号。 标出正负号。
作图 3 按Ypz = cosθ，Y是θ的函数与ϕ无关，可计算出不同θ值的Y值。 4π
θ Y θ Y
0 1.000 120 -0.500
15 0.9660 135 -0.7070
30
45
60 0.500 180
90 0
0.8660 0.7070 150 165
-0.8660 -0.9660 -1.000
0.6 0.3 0 0.24 0.16 0.08 0 0.24 0.16 0.08 0 0.16 0.08 0 0.12 0.08 0.04 0 0.12 0.08 0.04 0 0
1s
2s
2p
3s
3p
3d
5 10 15 20 24ຫໍສະໝຸດ r/a0三、角度分布图
结构化学兰州大学-李炳瑞02第二章原子结构

结构化学兰州大学-李炳瑞02第二章原子结构

形! 最常见的一种错误是把波函数角度分布图Y(θ ,φ )说
成是原子轨道, 或以此制成模型作为教具.
比较下列图形的区别:
pz轨道的角度分布图
2pz 与3pz轨道界面图
2.2.4 原子轨道的宇称
原子轨道都有确定的反演对称 性: 将轨道每一点的数值及正负号, 通过核延长到反方向等距离处, 轨道 或者完全不变, 或者形状不变而符号 改变. 前者称为对称, 记作g(偶); 后者 称为反对称, 记作u(奇).
Mz的计算 |M|的计算
是否对任何物理量, 都能求其本征值呢? 否! 例如, 原子轨道并不是轨道角动量算符的本征函数，所 以, 不能求轨道角动量的本征值. 不过, 只要有了波函数, 即使不能用算符求某种物理量G 的本征值, 也能用算符求其平均值<G>:
下面列出一些重要的物理量, 就是用上述作法得到的. 请看, 那些抽象的量子力学公设, 是不是逐渐显示出了 明晰的物理意义?
不企求用三维坐标系表示原子轨道和电子云在空间各 点的函数值, 只把函数值相同的空间各点连成曲面, 就是等 值面图(其剖面是等值线图).电子云的等值面亦称等密度面.
显然, 有无限多层等密度面, 若只画出“外部”的某一 等密度面, 就是电子云界面图. 哪一种等密度面适合于作为 界面? 通常的选择标准是: 这种等密度面形成的封闭空间(可 能有几个互不连通的空间)能将电子总概率的90%或95%包 围在内(而不是这个等密度面上的概率密度值为0.9或0.95).
单击题目打开3D模型
用量子力学研究原子结构时, 氢原子(以及类氢离子)是 能够精确求解其SchrÖdinger方程的原子, 正是从它身上, 科学家揭开了原子中电子结构的奥秘.
现在, 让我们跟随着科学先驱的脚印, 进入氢原子内 部…...
2-2-2 原子轨道和电子云的图形

2-2-2 原子轨道和电子云的图形


4. 等值线、轨道界面
电子云的等值线图形
例1. 讨论氦离子He+2s态波函数的节面位置和 形状.
1
2s
1 4
Z3
2a03
2 2
Zr a0
e
Zr a0
2s
A 2
Zr a0
e
Zr a0
要使2s=0
应有:
2 2rБайду номын сангаас 0 a0
氢原子3pz电子云界面图
原子轨道界面与电子云界面是同一界面, 原子轨道界 面值的绝对值等于电子云界面值的平方根, 原子轨道界面 图的不同部分可能有正负之分, 由波函数决定.
轨道节面分为两种: 角度节面(平面或锥面)有l个;
径向节面(球面)有n-l -1个. 共有n-1个节面.
通常所说的原子轨道图形，应当是轨道界面图.
规律：
① 在r=0处（核处） s型函数在核处有最大值 p型函数在核处为0
② 节面 (n-l-1)个 ns 有n-1个节面 np 有n-2个节面 Rn, l，有n-l-1个节面
③ 最大值分布 ns n，最大值离核越近 np n，最大值离核越近
R(r)与R2(r)的最大值离核越近 意味着电子主要出现在核附近
这说明r=a0处在单位球壳厚度内找到电子的几率 比任何其它地方单位球壳内电子出现的几率要大
② 极大值个数：
0.6
0.3
1s
0
径向分布函数有n-l个极大值，00..2146
有n-l-1个节面
0.08 0
2s
0.24
③ 主峰-最大值出现的位置
0.16 0.08
2p
ns n，主峰离核越远
0 0.16
ns n，主峰离核越远
新教材高中化学原子结构第二课时电子云与原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理课件人教版必修二

新教材高中化学原子结构第二课时电子云与原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理课件人教版必修二


(2)原子轨道。 ①原子轨道: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能级与原子轨道数目的关系。
能级符号 ns
np
nd
nf
轨道数目 1
3
5
7
【微思考1】电子云中的一个小黑点表示电子在该处出现过一次 吗? 提示:不是。电子云图中独立的小黑点没有意义,小黑点的密度才 有意义,小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
能量最低,这就是能量最低原理。
【微思考2】对于多电子的基态原子,核外电子排布总是按照构造
原理,由低能级依次排列才能保证原子的能量最低吗? 提示:不是。如Cr、Cu的核外电子排布。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。 ( ) 2.同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂 直。( ) 3.电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( ) 4.p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。( )
③P: ④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展 1.基态原子核外电子排布的规则 (1)核外电子排布所遵循的规律。 ①能量最低原理:电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整 个原子的能量最低。 ②泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋相反。 ③洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占且 自旋平行。
第二课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、 能量最低原理
素养 目标
1.通过原子核外电子运动的形象化表达,了解电子云和 原子轨道的概念,形成宏观辨识与微观探析的核心素养。 2.通过对核外电子排布规律的探究,了解泡利原理、洪 特规则、能量最低原理等,形成证据推理与模型认知的 核心素养。
高中化学选择性必修二 第1章第1节 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道课件下学期(共31张)

高中化学选择性必修二 第1章第1节 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道课件下学期(共31张)


3
5
7
电子云与原子轨道
原子轨道 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图
能层 能级
K
1s
2s L
2p
3s
M 3p
3d
原子轨道数
1 1 3 1 3 5
电子云轮廓图的性质与取向
原子轨道名称
形状
取向
1s
球形
2s
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
球形
2px、2py、2pz 3s
哑铃形 球形
相互垂直
3px、3py、3pz ……
哑铃形 ……
相互垂直 ……
源于光谱学事实
构造原理与电子排布式
电子排布式 书写原则
➢ 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中
➢ 一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按照构造原理顺序写
26Fe
1s22s22p63s23p63d64s2，
➢ 基态铬、铜的核外电子排布不符合构造原理 Cr基态原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu基态原子的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1
思考与讨论
2、电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1， (1) 上述方括号的意义是什么？ (2) 仿照Na的简化电子排布式，写出O、Si、Cu的简化电子排布式 方括号：内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气 体的元素符号外加方括号的形式表示
O [He] 2s22p4 Si [Ne]3s23p2 Cu [Ar] 3d10 4s1
构造原理与电子排布式
电子排布式
书写原则
➢ 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中 各能级的能量高低顺序
电子云图像

电子云图像

♦ 包立不相容原則比較簡單的定義為，每一個原 子軌域最多只能容納兩個自轉方向相反的電子 。
♦ 填入兩個電子的軌域，淨電子自轉磁量為0，此 為自然法則。
28
一個軌域能填入三個電子？
♦ 當然不行，因為違反自然法則，理由如下： 1. 電子自轉只有順時針及反時針方向兩種，沒 有其他可能的自轉方式。 2. 電子自轉方向相反才能配對於同一軌域，配 對電子淨磁量為0。 [此現象可以兩塊長條磁鐵為例說明，兩塊長 條磁鐵需相反極才能互相吸引配對。]
电子出现最大机率半径 n = 1: 1 ao (1s) n = 2: 4 ao (2p) n = 3: 9 ao (3d) n = 4: 16 ao (4f)
氢原子的电子能量能阶化
19
氢原子轨域距离函数图
20
氫原子軌域距離機率圖
21
原子軌域殼層及軌域數目
主殼層n 1 2
3
4
…
副殼層 s s p s p d s p d f …
♦ 原子最低能量的電子組態，稱為基態電子組 態。
♦ 原子之基態電子組態需遵循遞建原則(aufbau principle) 、包立不相容原則(Pauli exclusion principle) 、及洪德定則(Hund’s rule)。
26
遞建原則(aufbau principle)
♦ 在不考慮原子核內中子數目，元素原子的建構 方式為依序在原子核內加入一個質子，同時在 核外加入一個電子形成，稱為遞建原則(aufbau principle) 。
Cr: [Ar]4s13d5 (而不是[Ar]4s23d4) Cu: [Ar]4s13d10 (而不是[Ar]4s23d9)
原因： ♦ 4s與3d軌域能量差很小，4s軌域能量僅略低 於3d軌域。 ♦ 當過渡金屬原子的3d及4s軌域電子均達到半 滿或全滿時，能量較低。
原子轨道和电子云图形

原子轨道和电子云图形

f轨道能级
f轨道有七个能级，包括fx^3、fy^3、 fz^3、fxz、fyz、fxyz和fx^2y^2z^2。
02
电子云的图形
电子云的定义
01 电子云概念
电子云是描述电子在原子核外空间分布情况的图形，反 映电子运动的概率分布。
电子云形状 02
电子云图形呈现为弥散的云雾状，形状与s、p、d等轨 பைடு நூலகம்类型相关。
电子云意义 03
电子云图形有助于理解电子在原子中的运动和分布规律， 对研究化学反应和物质性质具有重要意义。
电子云的形状
s轨道电子云
s轨道电子云呈球形对称分布， 电子云密度均匀。
p轨道电子云
p轨道电子云呈哑铃形，电子 云密度在轨道两端较高。
d轨道电子云
d轨道电子云形状较复杂，包 括花瓣形、哑铃交叉形等，电
02
原子轨道图形
原子轨道图形是描述电子 云空间分布的图像，反映 电子在核外空间出现概率 的大小。
03
原子轨道类型
原子轨道分为s轨道、p轨 道、d轨道和f轨道等类型， 每种轨道具有不同的形状 和能量。
原子轨道的形状
s轨道
s轨道的形状是球形，电子在s轨道中运动时，其出现概率 呈球形对称。
p轨道
p轨道的形状是双哑铃形，电子在p轨道中运动时，其出现 概率呈双哑铃形对称。
理解反应机理
原子轨道和电子云图形有助于 理解化学反应的机理和过程。
预测反应结果
通过原子轨道和电子云的分析， 可以预测化学反应的可能结果。
设计新反应
基于原子轨道和电子云的知识， 可以设计新的化学反应，开发
新材料和药物。
对推动科学发展的意义
促进理论发展
01
原子轨道和电子云理论的发展，推动了量子力学理论的深入和完善。

电子云与原子轨道-高二化学课件(人教版2019选择性必修2)


C
↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
N
↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
1s 2s
2p
O
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
F
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1s 2s
2p
Ne ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
1s 2s
2p
Na ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1s 2s
2p
3s
Mg ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
1s 2s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 或
注意：核外电子排布图下(上)方的1s、2s、2p…表示的是轨道， 不可在其右上角表示出该轨道填充的电子数
五、泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
②“电子排布图”中的相关概念
(1)简并轨道： 能量相同的原子轨道 。 (2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子 。
不可同时测定
不可确定
量子力学指出： 一定空间运动状态的电子并不在玻 尔假设的线性轨道上运动，而是在 核外空间各处都可以出现，只是出 现的概率不同。可以算出它们的概 率密度分布。
四、电子云与原子轨道 P12-13
核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律。 科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的概率
简并轨道
(3)单电子： 一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。 (4)自旋平行： 箭头同向的单电子称为自旋平行 。
问题：①在氧原子中，有 3 个电子对，有 2 个单电子。 ②在氧原子中，有 5 种空间运动状态，有 8 种运动状态不同的电子。
➢ 量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态 称为一个原子轨道。
对点训练

§1-6波函数和电子云的图形表示-结构化学课件


(2) 图： 1-7.6(b) (3) 特点： n s 态的电子在核附近有相当大的几率密度，其 余各态的电子在核附近的几率密度为零。 3．径向分布函数 D r ~ r 前面R2(r)描述的是几率密度随r的分布情况，要真正了解 电子的分布情况，要关心电子分布的几率---电子在半径为r处 ，厚度为dr的球壳内电子出现的几率。
l 1 时， Yl ,m ,
Yl ,m , 的图形在空间有五个伸展方向。 l 2 时，
§1-6
波函数和电子云的图形表示
Y ,
2
2．电子云角度分布图
（1）由于Yl ,m , 总小于1，电子云的角度分布图形与原子 轨道的角度分布图形类似，只是变得“狭窄”一些。
2

：电子在空间某点的几率密度
2
电子云：电子在空间的几率密度分布
将 及
用图形表示出来，使抽象的数学表达形象直观，
2
对了解原子的结构和性质以及原子结合成分子的过程具有 重要意义。但是 , 度部分。 是关于 r , , 的函数，作图需要四 维空间，比较困难。因此，我们把 分离为径向部分和角
R n s n , 0 , 0 n , l 0 , 0 0 ① S轨道的角度分布图 与角度无关，任一方向的剖面图均为一个圆。
§1-6
波函数和电子云的图形表示
② P轨道角度分布图 作图方法: 根据Y函数的实函数形式，选定 或 为 0 、 4 、 2 等一些特殊角度作为剖面，然后在这些剖面上作Y随 或 变化的图。 步骤：定函数，定投影平面，定节面，定极值，列数据表， 然后在某投影平面上作波函数的角度分布图。 例：p z
图1-7.1(b)
§1-6

【课件】电子云和原子轨道高二化学人教版(2019)选择性必修2


1s 2s
2p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
2p ↑↓ ↑ ↑↓
知识精讲
思考与讨论 1、下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？
1s 2s A、 ↑↓ ↑↓
2p ↑
1s 2s B、 ↑↑ ↓↓
2p ↑
2、下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？
1s 2s
2p
A、 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s B、 ↑↓ ↑↓
1s 2s
2p
C、 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
1s 2s D、 ↑↓ ↑↓
2p ↑↓ ↓ ↑
2p ↑↓ ↓ ↓
知识精讲
思考与讨论 请同学们尝试书写13〜20号元素的基态原子的轨道表示式（抽写Al,Cl,K)。
1s Al、 ↑↓
2s
2p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
3s
3p
↑↓ ↑
1s Si、 ↑↓
2s
2p
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
3d
4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓
29Cu 3d104s1
3d
4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
知识精讲
二、认识洪特规则的特例 Cr和Cu的价电子排布均不符合构造原理，但源自事实，其原因是什么呢？
24Cr
3d
4s
↑↑↑↑
↑↓
只有一组全满的简并轨道
3d
4s
↑↑↑↑↑ ↑
有两组半满的简并轨道
29Cu
知识精讲
薛定谔方程
1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用一个数学方程 描述核外电子的运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。
量子力学指出：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的 线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可能出现。

高中化学 能量最低原理 电子云与原子轨道


们的自旋状态 相反 ，这个原理称为泡利原理。
(3)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 ，而且自旋状态 相同 。
5．电子排布图
如Na：
。
[师生互动· 解疑难] 1．基态原子的核外电子排布的表示形式 (1)电子排布式： ①电子排布式。如K原子的电子排布式为：
2 2 6 2 6 4 2 Cr：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s × 2 2 6 2 6 5 1 Cr ： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s √ 2 2 6 2 6 9 2 Cu：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s × 2 2 6 2 6 10 1 Cu ： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s √
1．原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能 量处于最低状态，简称为能量最低原理，处于最低能量的 原子叫做基态原子。
2．在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且
它们的自旋状态相反，这个原理称为泡利原理。 3．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，而且自旋状态相同， 这个规则称为洪特规则。
能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低 于激发态原子的能量 D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出 较强的还原性
[解析]
处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态
原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激 发态原子，所以同一原子处于激发态时的能量一定高于基 态时的能量，B正确；但不同的原子，能量不同，C不正确； 处于激发态的原子不一定能失去电子，D不正确。 [答案] B
(3)不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图：

电子云与原子轨道 课件 2022-2023学年高二化学人教版(2019)选择性必修2

即，电子优先占据能量低的电子轨道，然后依次进入能量高的轨道。 (2)大多数原子的电子排布式只要根据构造原理写出就满足能量最低原理 (3)24Cr、29Cu、47Ag、74Au等原子不符合构造原理，但符合洪特规则(特例)，
也符合能量最低原理
五、泡利原理、洪特规则 、能量最低原理 P14 1. 基态原子核外电子的排布规则 规则2：泡利原理 (泡利不相容原理) P14 在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 ➢自旋方向相反就是自转方向相反 常用↑、↓表示自旋相反的电子
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 d轨道全充满 47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 d轨道全充满
79Au 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1 d轨道全充满
如氢原子电子云轮廓图：
【思考2】分析通过H原子的电子云轮廓图， 说明其核外电子运动呈现怎样的特点？
①电子云呈球形对称。 ②在离核近的空间电子出现的概率大，
在离核远的空间电子出现的概率小。
四、电子云与原子轨道 P12-13
3.原子轨道 :量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态 称
为一个原子轨道。
就像地球除了绕太阳运转，地球自身还会自转一样 电子除了绕原子核高速运动，电子自身也自转
➢自旋是微观粒子普遍存在的一种属性
➢根据构造原理、能量最低原理、泡利原理可知，基态原子核外有几个电子就 有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)
即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
五、泡利原理、洪特规则 、能量最低原理 P14 1. 基态原子核外电子的排布规则 规则3：洪特规则 P15
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第二章 分子结构与性质
共价键
海南省国兴中学 陈艳华
请大家写出:
H、Cl、N的原子结构示意图
能层与能级
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 3S 3P 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2S 2P
能级：
1S
Cl
7
能层
7
氯原子的电子排布图
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
H
↑
1S
N
↑↓
↑↓
【探究2】
成键原子之间形成 共价单键是σ键还是π键； 共价双键中有___个σ键,____个π键； 共价三键中有___个σ键,____个π键
键类型
重叠方式 对称方式 重叠程度
σ键
头碰头 轴对称 较大 σ 键强度大, 不易断裂，不活泼
π键
肩并肩 镜面对称 较小 π 键强度较小, 容易断裂，活泼
牢固程度
氢原子和氯原子形成HCl的过程
H•
••• •Cl • ••
H
H－Cl
Cl
↑ 1S
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑
1S 2S
2P
3S
3P
氯原子形成氯分子的过程
• • • •Cl • ••
Cl Cl Cl
••• •Cl • ••
Cl
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
S能级的原子轨道
球 所有的S能级原子轨道都是 ＿形的， 能层序数越大，原子轨道的半径越大
你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？
氢原子形成氢分子的过程描述
H•
•H
H
H
H
H
↑子轨道重叠程度最大 时，共价键最强
2、共价键的形成总是让未成对电子的原 子轨道的重叠程度最大
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑
1S 2S
2P
3S
3P
1S 2S
2P
3S
3P
【探究1】 N≡N（叁键）原子轨道重叠方式 （提示：利用前面3个例子总结出来的用原子 轨道表示共价键形成过程的程序来探究）
氮原子形成氮分子（N2） 形成过程
• •
N•
•
•
＋
•
N
•
•
• •
→
• •
N N
• • • • • •
• •
N
↑↓
成键判断规律
共价单键都是σ键；共价双键中一个是σ 键,另一个是π键；共价三键中一个是σ键, 另两个为π键
乙烷： 乙烯： 乙炔：
7 5 3
个σ 键 ____ 0 个 π键 个σ 键 个σ 键
1 2
个π 键 个π 键
7
3
↑
↑
↑
1S
2S
2P
不 同 时 刻 电 子 出 现 的 位 置
． ．
． ．
． ．
． ．
．
．
．
电子云和原子轨道
原子轨道（电子云的轮廓图）
常把电子出 现的概率约 为90%的空 间圈出来
球形 轮廓图
P能级的原子轨道
z
z
z
y x
x
y
x
y
P能级的原子轨道是哑铃形的,
每个P能级有3个原子轨道,它们相 互垂直,分别以P x 、Py 、PZ表示.
↑↓
↑
↑
↑
1S 2S
2P
两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成共价键的过程
s-s σ键
H
H
s-pσ键
Cl
H－Cl
p-pσ键
Cl
p-pπ键
键类型
重叠方式 对称方式 重叠程度
σ键
头碰头 轴对称 较大 σ 键强度大, 不易断裂，不活泼
π键
肩并肩 镜面对称 较小 π 键强度较小, 容易断裂，活泼
牢固程度
成键判断规律