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第一节 原子结构
第三课时
电子云与原子轨道
原子
光谱
能量
量子化
能级
能层
原子结构示意图
构造原理
简化电子排布式
电子排布式
价层电子排布式
Na
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
3s1
知识回顾
新的问题
能级s、p、d、f最多容纳电子数为1、3、5、7的2倍。
1、3、5、7分别是什么？
2是为什么？
为什么不同能级最多可容纳电子数不同？
原子核外电子的运动状态是怎样的呢？
核外电子真的是在能层中绕核做圆周运动吗？
核外电子的运动特点
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}运动特点
宏观物体
核外电子
质量
速度
位置
轨迹
宏观物体与微观物体（核外电子）的运动有什么区别?
很大
可测
可测
可以描述
很小
不能同时准确测量
不能准确描述
1920年，海森堡提出著名的海森堡不确定性原理：无法同时精确测量某微观粒子在某一时刻的位置和动量。
核外电子的运动特点
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。
1922年诺贝尔物理学奖获得者
氢原子模型
1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
波尔模型的推翻
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，只是出现的概率不同。
薛定谔
（1933年诺贝尔物理学奖获得者）
核外电子的运动特点
(核外电子运动空间的不确定性与概率)
氢原子1s电子的概率密度分布图
【思考】图中的小点是什么呢？是电子吗？
小点是对1s电子在原子核外出现的概率密度(ρ)的形象描述
小点越密，表明概率密度越大
一、电子云
——核外电子的概率密度分布（看起来像一片云雾）
电子云
ρ = ????????
P：电子在某处出现的概率
V：该处的体积
?
电子云轮廓图
x
y
z
电子云图难绘制
电子云轮廓图
将出现概率P= 90%的空间圈出来
氢原子的1s电子云轮廓绘制过程
体验活动
每位同学准备一张正方形的便签纸，中央画上一个硬币大小的圆圈，用笔在圈内随意点上90个点尽量把圆填满，再在圈外周边随机点上10个点。
电子云轮廓图
【思考与讨论】对比1s、2s、3s、4s的电子云轮廓图有何异同？你能解释这样的规律吗？
1s
2s
3s
4s
同一原子的s电子的电子云轮廓图
规律：①不同能层s电子的电子云轮廓图形状一致，均为球形（无方向性）
②能层越高，s电子的电子云轮廓图半径越大
原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，电子云越来越向更大的空间扩展
电子云轮廓图
(2)P电子云轮廓形状
——哑铃形
px、py、pz的电子云轮廓图
注意：
①p电子云轮廓图是哑铃形的，每个p能级有3个相互垂直的电子云，分别以px、py、pz表示，右下角标x、y、z分别是P电子云在直角坐标系的取向。
②在同一能层中px、py、pz的能量相同。
③ p电子轮廓图的平均半径随能层的增大而增大。
原子轨道
二、原子轨道：
量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道。常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。
s能级的原子轨道有1个
p能级的原子轨道有3个
原子轨道
（高中仅需掌握s和p电子云轮廓图）
d能级原子轨道有5个
f能级原子轨道有7个
问题解决
能级s、p、d、f最多容纳电子数为1、3、5、7的2倍。
1、3、5、7分别是不同能级对应的原子轨道数
2是每个轨道最多容纳的电子数
同学们，你能回答这个问题了吗？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
原子轨道数
每个轨道容纳电子数
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能级
s
p
d
f
最多可容纳电子数
2
6
10
14
原子轨道数
1
3
5
7
每个轨道容纳电子数
2
2
2
2
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能层
能级
原子轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图形状
轨道总数
最多填充电子数
1




2




3




——
——
请整理能层、能级和原子轨道之间的关系，并填表。
【小结】
原子轨道
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}能层
能级
原子轨道数
原子轨道符号
电子云轮廓图形状
轨道总数
最多填充电子数
1
1s
1
1s
球形
1
2
2
2s
1
2s
球形
4
8
2p
3
2px、2py、2pz
哑铃形
3
3s
1
3s
球形
9
18
3p
3
3px、3py、3pz
哑铃形
3d
5
——
——
原子轨道
【思考】结合原子轨道总数和能层序数，你得出了什么结论？
原子轨道总数=能层序数的平方


（1）电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转。(　　)
（2）1s电子云示意图中一个小点表示一个自由运动的电子。(　　)
（3）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。(　　)
（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。(　　)
（5）2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多( )
1、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
×
×
×
学习评价
×
学习评价
2.元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题：
(1)电子排布式中的n＝________ ；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有________个_______________ 的伸展方向，原子轨道呈现__________形。
(2)元素X的名称是____。
2
2p
哑铃
氮
相互垂直
3
3.下列叙述中，正确的是( )
3p2表示3p能级上有2个轨道
M层中的原子轨道数目为4
原子结构示意图为 的原子，核外电子云有3种不同形状
D. 2p和3p轨道形状均为哑铃形，但2p轨道能量低于3p轨道能量
D
学习评价
4.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法错误的是(　　)
A．该元素的原子序数为34
B．该元素原子的最高能层符号为N
C．该元素原子核外电子有18种空间运动状态
D．该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4
D
空间运动状态=轨道数之和
学习评价
新的问题
每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异呢？

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