第3課時

原子軌道

泡利原理

洪特規則

能量最低原理第一章原子結構和性質第一節原子結構宏觀物體微觀粒子質量很大很小速度較慢很快（接近光速）位移可測位移、能量不可同時測定能量可測軌跡可描述（畫圖或函數描述）不可確定宏觀、微觀運動的不同思考:宏觀物體與微觀物體（電子）的運動有什么區別?原子核外電子的運動狀態是怎么樣的呢？1913年，波爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行1926年，玻爾建立的線性軌道模型被量子力學推翻。量子力學指出，一定空間運動狀態的電子并不在玻爾假定的線性軌道上運行，而在核外空間各處都可能出現，但出現的概率不同，可以算出它們的概率密度(ρ)分布。玻爾模型電子云模型四、電子云與原子軌道

P表示電子在某處出現的概率

V表示該處的體積ρ=小點越密，表明概率密度越大（1）概率密度氫原子1s電子的概率密度分布圖小黑點是1s電子在原子核外出現的概率密度的形象描述。【思考】圖中許許多多的小點表示氫原子的電子嗎？

-----核外電子的概率密度分布（看起來像一片云霧）（2）電子云定義：電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率分布的形象化描述。1、電子云（3）電子云輪廓圖把電子在原子核外空間出現概率P=90%的空間圈出來。電子云輪廓圖：電子云圖難繪制電子云輪廓圖對核外電子的空間運動狀態形象化的簡便描述。規律：①不同能層的s能級原子軌道形狀

，均為

；②同一原子能層越高，s能級的電子云半徑

。原因：由于電子能量依次增高，電子在離核更遠的區域出現的概率增大，電子云越來越向更大的空間擴展圖1-9同一原子的s電子的電子云輪廓圖1s2s3s4s①s能級電子云輪廓圖(原子軌道)相同球形原因？越大s能級有

1個原子軌道各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。②p能級電子云輪廓圖(原子軌道)規律：p能級的原子軌道形狀：_______啞鈴形p能級有____個相互垂直的電子云分別為

。px、py、pz3在同一能級中px、py、pz的能量

方向不同。能層越高，p電子云半徑

。相同越大同一能級的幾個能量相同的原子軌道(如2px、2py、2pz)互稱為簡并軌道zyxpypzpx右下角x、y、z分別是p電子云在直角坐標系里的取向P能級有

3個原子軌道d能級有5個原子軌道

f能級有7個原子軌道zyx

zyxzyxzyxzyxzyxzyx③

d能級電子云輪廓圖(原子軌道)④

f能級電子云輪廓圖(原子軌道)zyxdxy

orbitalzyxdxz

orbitalzyxdyz

orbitalzyxzyx

量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。(1).概念常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。(2).表示(3).軌道數ns原子軌道1個nd原子軌道有5個np原子軌道有3個nf原子軌道有7個有幾種空間運動狀態即有幾個原子軌道2.原子軌道2.原子軌道能層能級原子軌道數原子軌道名稱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………………N4s14s球形—4p34px、4py、4pz啞鈴形相互垂直4d5………………4f7………………49161能層的原子軌道總數=n2(n為能層序數)能層序數=能級個數每個能層的最多所能容納的電子數？原子軌道數113135135713......總結：每個原子軌道最多只能容納

個電子2【思考】為什么一個軌道允許容納2個電子呢？【思考】每個能層的最多所能容納的電子數？五、泡利原理、洪特規則、能量最低原理1.電子自旋與泡利原理電子除空間運動狀態外，還有一種狀態叫做

。自旋(1)自旋：(2)泡利原理

電子自旋在空間有________________兩種取向，簡稱_________。自旋相反用上下箭頭（“↑”“↓”）表示順時針和逆時針

在一個原子軌道里，最多只能容納__個電子，它們的自旋________。這個原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）2相反1s21s1s??如：He填多少電子的運動狀態一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的兩個電子【思考】電子的運動狀態可以從哪四個方面進行描述？一個原子中是否存在兩個運動狀態完全相同的電子？能層能級原子軌道自旋狀態2.電子排布的軌道表示式(電子排布圖)(1)概念：軌道表示式，又稱電子排布圖，是表述電子排布的一種圖式。(2)表示方法：有時畫出能級的上下錯落，以表達能量的不同。↑↓1s2s2p3s↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s22s22p63s1Na↑1sH↓1sH或方框/圓圈：表示___________簡并軌道（能量相同的軌道）：方框相連方框的下方寫：__________箭頭：______________↑↓1sHe原子軌道能級符號自旋狀態的電子同一個原子軌道:只有一個電子21B1s↑↑↓↑↓2s2p電子對自旋方向相反的一對電子單電子B原子中:有

對電子對，有

個單電子。有

種空間運動狀態，有

種運動狀態不同的電子。35軌道數電子數(2)表示方法：2s2p↑↓1s↑↓↑↑↑↓【練習】請寫出氧的基態原子的電子排布圖自旋平行【思考】為什么不是填入同一個原子軌道而是以自旋平行的方式填入簡并軌道？3.洪特規則基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占且自旋平行，稱為洪特規則注意：①洪特規則不僅適用于基態原子，也適用于基態離子如：2p3的電子排布為

不能為

②洪特規則是針對電子填入簡并軌道而言的，并不適用于電子填入能量不同的軌道。怎么填思考與討論(1)下列軌道表示式中哪個是硼的基態原子?為什么?(2)下列軌道表示式中哪個是氧的基態原子?為什么??違反了泡利原理??BC選項違反了洪特規則?洪特規則特例:在簡并軌道上的電子排布，處于半充滿、全充滿時，體系的能量較低，原子較穩定。相對穩定的狀態半充滿:p3、d5、f7Cr基態原子的電子排布式：

Cu基態原子的電子排布式：全充滿全充滿：p6、d10、f14全空：

p0、d0、f0↑↑↑↑↑3d↑4s半充滿↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓3d↑4s在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。4.能量最低原理基態原子：處于能量最

狀態的原子低核電荷數電子數電子狀態共同決定整個原子的能量所有電子排布規則都需要滿足能量最低原理原子核外電子排布遵循的原理和規則原子核外電子排布的表示式能量最低原理泡利不相容原理洪特規則電子排布式、簡化電子排布式電子排布圖（軌道表示式）原子結構示意圖全滿、半滿、全空相對穩定課堂小結核外電子排布常見方法——歸納總結①原子結構示意圖：②電子排布式：簡化電子排布式：價電子排布式：③電子排布圖（軌道表示式）：將每個能層上的電子總數表示在原子核外的式子用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，這就是電子排布式將內層電子排布用[惰性元素符號]簡化形成的電子排布式只表示價層電子排布情況的式子，主族元素的價層電子為最外層電子，過渡元素含次外層部分能級。3、以下能級中軌道數為3的是（）A．s能級B．p能級C．d能級D．f能級4．下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（）A．K+1s22s22p63s23p6B．F1s22s22p5C．S2-1s22s22p63s23p4D．Ar1s22s22p63s23p65.下列軌道表示式能表示基態硫原子最外層結構的是()BCD七、練習與應用（選擇性必修二P17）6.正誤判斷，正確的打“√"，錯誤的打“x"。(1)從空間角度看，2s軌道比1s軌道大，其空間包含了1s軌道()(2)P能級能量一定比s能級的能量高()(3)2p、3p、4p能級的軌道數依次增多()(4)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形()(5)2px、2py、2pz軌道相互垂直，但能量相等()√xx√√7.基態原子的核外電子填充在6個軌道中的元素有

種，填充在7個軌道中的元素有