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(共25张PPT)
第一节 原子结构
第一章 原子结构和性质
电子云与电子排布图
原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？
1913年
玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。
1926年
玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度(ρ)分布。
导（3mins)
学习
目标
结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原则建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。
认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则等。学会书写1~36号元素基态原子核外电子排布的轨道表示式。
（重难点）
1.
2.
阅读12-13页及14页表1-2，完成以下问题：
1、电子云图中的小黑点能否表示电子本身？能否表示电子的运动轨迹？能表示什么？小黑点越密说明？（自主，事实）
2、不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓分别相同吗？轨道大小相同吗？能量相同吗？相同能层中s轨道和p轨道的形状为？同一能层中px、py、pz的能量相同吗？（自主，事实）
3、能层序数（n）与能级数、原子轨道数及最多容纳的电子数有什么关系？
4.3Px的含义是什么？（合作，概念）
阅读课本14-16页内容：
5.理解泡利原理，洪特规则以及能量最低原理完成课本16页自考与讨论内容
6.画出基态铜原子的价电子排布图以及基态氮原子的核外电子排布图
学8mins+助10mins
图1-7 氢原子1s电子在原子核外出现的概率密度分布图
图1-7 中的小点是什么呢？是电子吗？
小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。
一、电子云
任务一：电子云与原子轨道
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(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分布的形象化描述)。
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
s电子云轮廓图的绘制过程
将出现概率90%的空间圈出来
一、电子云
任务一：电子云与原子轨道
p电子云轮廓图的绘制过程
1s 2s 3s 4s
相同原子的s电子的电子云轮廓图
如图：你能发现什么规律——不同能级s电子的电子云形状一致，均为球形。能层越高，s电子的电子云半径越大。原因是什么？
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
思考与讨论1：
2、原子轨道
能层 能级 原子轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 形状 取向
K 1s 1 1s 球形 -
L 2s 1 2s 球形 -
2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直
M 3s 1 3s 球形 -
3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直
3d 5 - - -
[归纳总结] 能层、能级和原子轨道之间的关系。
原子轨道的特点
1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是哑铃形(纺锤形）的
2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大；
3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同
4. s能级只有一个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。
展+评（22mins)
测（5mins)如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是(　　)
A.电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，
有无数条对称轴
D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，
且有3个伸展方向
D
H
H 1s1
O 1s22s22p4
①轨道表示式（电子排布图）：是表述电子排布的一种图示。
原子轨道
简并轨道：能量相同的原子轨道
电子对
单电子(未成对电子)
自旋平行
能级符号
电子排布的轨道表示式
②表示方法：用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。
展+评22mins)
1、用□或〇代表一个原子轨道，同一能级的原子轨道（简并轨道）的方框要相互连接，不同能级中的□要相互分开。
2、整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。
4、通常在方框下方或上方标记能级符号。
3、箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，↓↑”称电子
对 ，“↑”或“↓”表示单电子（或称未成对电子），箭头同向的单电子称自旋平行。
H
H 1s1
O 1s22s22p4
5、有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
为什么一个原子轨道里能容纳两个电子？
1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
1.电子自旋
(1)电子自旋的取向：
顺时针和逆时针两种取向（简称自旋相反）
(2)符号表示：
↑和↓表示自旋相反的电子
一、基态原子的核外电子排布原则
核外电子的空间运动状态数=原子轨道总数；
核外电子的运动状态数=电子总数；两者区别在于是否区分电子的自旋状态
②电子能量与能层、能级有关，电子的空间运动状态与原子轨道有关，能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态。故在同一原子中，不可能存在两个运动状态完全相同的电子。如F原子的电子排布式表示为1s2 2s2 2px2 2py2 2pz1，由于同一原子轨道中电子自旋相反，则9个电子的运动状态互不相同。
注：
①自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。
能级 s p d f
原子轨道数 1 3 5 7
最多容纳电子数
2 6 10 14
这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。
填多少
2.泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。
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
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：
如：2p3的电子排布为
不能为
洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子
洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道
3.洪特规则
怎么填
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、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
相对稳定的状态
全充满： p6、d10、f14
半充满：p3、d5、f7
全空： p0、d0、f0
洪特规则特例
课堂练习4：写出 24Cr 29Cu 电子排布式和价层电子排布图
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
在构建基态原子时，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，这就是能量最低原理。
①概念
②因素
整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
a：相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主族元素的基态原子。
b：当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。
4. 能量最低原理
－－自然界的普适规律
铁原子的电子排布图
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
结论：基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。
违背任意一个，能量就不是最低，就不是基态。
P16
5B 1s22s22p1
6C 1s22s22p2
√
√
违反泡利原理
违反洪特规则
违反洪特规则
思考与讨论
P16
思考与讨论
违反能量最低原理
违反泡利原理和洪特规则
违反泡利原理
规则1：能量最低原理
规则2：泡利原理
规则3：洪特规则
洪特规则特例(洪特规则的补充)
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
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。
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，而且自旋方向相同。
总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则
实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
填多少
怎么填
1.请画出铝原子的轨道表示式
铝原子外层有 个电子对，
有 个单电子。
电子有 种空间运动状态，
有 种运动状态不同的电子。
13
1
7
6
核外电子的空间运动状态数=占有的原子轨道数；
核外电子的运动状态数=电子总数；
两者区别在于是否区分电子的自旋状态
测（4mins)
表示方法
原子结构示意图
电子式
电子排布式
简化电子排布式
价电子排布式
电子排布图
价电子排布图
以硫(S)为举例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基态原子核外电子排布的表示方法
S：
——七图式
√
测（5mins)
作业：
必做：课本5，6，9，10 作业二：1-13，15
选做：作业二：14

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