高二化学电子云与原子轨道
第1章第1节 原子结构(第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理)(学生版)
《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修2）》第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理四．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。
，注：(1)同一能层中，p能级的原子轨道空间伸展方向不同但原子轨道的能量相同；(2)人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
【思考讨论】分析同一原子的s电子的电子云轮廓图，请解释为什么同一原子的能层越高，s电子云半径越大？同一原子的s电子的电子云轮廓图【回顾与展望】各能级所含有原子轨道数目能级符号 n s n p n d n f 最多电子数 能级轨道数目能层轨道数目电子层为n 的状态含有 个原子轨道。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理：基态电子排布遵循的三个原理1、电子的运动状态⎩⎪⎨⎪⎧空间运动状态：一个空间运动状态即一个原子轨道自旋状态：一个原子轨道内的两个电子有顺时针和逆时针两种取向【深刻理解】电子自旋（1）内在属性：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； （2）两种取向：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称 ； （3）表示方法：常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
2、轨道表示式（电子排布图）（1）用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；（2）箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称 ，“↑”或“↓”称 (或称未成对电子)； （3）能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态。
【资料卡片】常见原子的电子排布图原子类别 电子排布式电子排布图 氢原子 1s 1 1s↑ 氦原子1s 21s ↑↓ 氮原子 1s 22s 22p 31s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑ ↑ ↑ 氧原子 1s 22s 22p 41s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑ ↑ 钠原子1s 22s 22p 63s 11s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s ↑〔思考讨论〕（1）在钠原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
化学人教版(2019)选择性必修2 1.1.2电子云和原子轨道(共23张ppt)
小点越密，表明概率密度越大。
01 电子云与原子轨道
1、电子云
电子云图难绘制
电子云轮廓图
电子云轮廓图： 把电子在原子核外空间出现概率P= 90% 的空间圈出来。
01 电子云与原子轨道
1、电子云
同一原子的 s 电子的电子云轮廓图
1. 不同能层的s电子云形状一致，均为球形； 2. 能层越高，s电子的电子云半径越大。
A．s和p的原子轨道形状相同 C
B．每个p都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道半径与电子层数有关 D． 同一电子层p的原子轨道能量不相等
课堂练习
6．按照量子力学对原子核外电子运动状态的描述，下列说法不正确
的是（ D ）
A．p能级有3个轨道 B．s电子云轮廓图为球形 C．电子跃迁所得原子光谱可用于元素鉴定 D．基态Si原子的2p能级与3p能级中的电子能量相同
01 电子云与原子轨道
氢原子的五次瞬间照相
5 张照片 叠印
100 张照片 叠印
1 000 张照 片叠印
用小黑点的疏密来表示 小黑点密处表示电子出现的概 率密度大，小黑点疏处概率密 度小
看上去好像一片带负电的云雾 笼罩在原子核周围 电子云
01 电子云与原子轨道
1、电子云
玻尔模型
电子云模型
电子在_线__性___轨__道__上绕核运行
宏观物体的运动轨迹 电子的运动轨迹是什么样子？
核外电子的运动
01 电子云与原子轨道
核外电子运动有何特点?
宏观物体
电子
质量
很大
很小速度Leabharlann 较慢很快(接近光速)
空间
大
极小
轨迹
可描述 （画图或函数描述）
高二化学原子轨道与电子云模型
高二化学原子轨道与电子云模型原子轨道和电子云模型是化学中描述原子结构和电子分布的理论模型。
原子轨道是根据量子力学的原理而提出的，用来描述电子在原子中的能态和运动状态；而电子云模型则是一种更直观的解释，用来描述电子在原子周围的空间分布。
原子轨道是量子力学中描述电子运动的概念。
根据波粒二象性理论，电子既可以被看作粒子，也可以被看作波动。
在原子轨道理论中，将电子看作是在原子核周围沿着特定轨道运动的粒子。
这些轨道被分为不同的能级，每个能级可以容纳一定数量的电子。
简单来说，原子轨道就是描述不同能级上电子所处位置和能量的数学函数，一般用符号s、p、d、f表示。
电子云模型是一种更为直观的描述电子分布的方法。
根据电子云模型，电子不再被看作粒子，在原子核的周围形成一种云状的分布。
这个云状分布代表了电子在不同位置上被发现的概率。
在电子云模型中，电子云越密集的地方，电子存在的概率就越大；相反，电子云越稀疏的地方，电子存在的概率就越小。
原子轨道和电子云模型相互补充，共同描述了电子在原子中的运动和分布。
根据量子力学的原理，每个原子能级上的原子轨道和电子云形状是确定的，而电子的具体位置和能量则是不确定的。
这种不确定性被称为不确定性原理，它是量子力学理论的核心内容。
在原子轨道和电子云模型中，我们可以进一步了解原子中的电子分布规律。
例如，每个能级上的原子轨道数量是有限的，按照一定的顺序填充电子。
八个电子以内的原子，按照2-6-8规则填充电子；超过八个电子的原子，则需要考虑到各种复杂情况。
此外，原子轨道和电子云模型还能解释原子的化学性质和反应性，以及通过改变原子轨道和电子云分布来实现化学反应的机理等。
总的来说，原子轨道和电子云模型是化学中描述原子结构和电子分布的基本理论模型。
它们通过数学函数和图形模型的方式，让我们更好地理解和解释原子中电子的行为和特性。
通过深入研究原子轨道和电子云模型，我们可以揭示物质的微观世界，为化学领域的发展做出更多的贡献。
1.1.3电子云与原子轨道(导学案)高二化学(人教版2019选修第二册)
第一章原子结构与性质第一节原子结构第三课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理【学习目标】1.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。
2. 了解泡利原理和洪特规则，会书写和说明136号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式【学习重点】泡利原理和洪特规则在轨道表示式书写中的应用【学习难点】电子的运动状态和电子云轮廓图【课前预习】旧知回顾：1、能级能量大小的判断方法：①先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高；再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)< E(nd)< E(nf) ……②不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。
③不同原子同一能层，同一能级的能量大小不同。
2、构造原理示意图中，从1s至5s电子的排布顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s新知预习：1、电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云2、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3、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，这个原理被称为泡利原理（也称为泡利不相容原理）4、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，称为洪特规则5、能量最低原理：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【课中探究】情景导入：通过刚才的视频，我们发现，电子的运动状态是很复杂的，那么电子到底是如何运动的，视频中提到的电子构成的概率云，自旋又指的是什么，通过今天的学习，我们就能解决这些问题。
一、电子云与原子轨道任务一、了解电子云的相关内容V P【学生活动】阅读教材P 12第14自然段，了解电子云，回答下列问题：1、概率密度的表达式及相关物理量的含义？ 用P 表示电子在某处出现的概率，V 表示该处的体积，则 称为概率密度，用ρ表示。
电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则等2022-2023学年高二化学(人教2019选择性必修2 )
第02讲电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理考点导航知识精讲知识点一：一、电子云与原子轨道1．电子云由于核外电子的看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
【答案】概率密度分布2．电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的有一个形象化的简便描述。
把电子在原子核外空间出现概率P＝的空间圈出来，即电子云轮廓图。
【答案】空间运动状态90%3．原子轨道(1)定义：量子力学把电子在原子核外的称为一个原子轨道。
(2)形状①s电子的原子轨道呈形，能层序数越大，原子轨道的半径越。
②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。
例如，p电子云轮廓图是呈状的。
(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号n s n p n d n f轨道数目【答案】一个空间运动状态球大哑铃 1 3 5 7微点拨原子轨道与能层序数的关系①不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。
能层序数n越大，原子轨道的半径越大。
如：同一原子的s电子的电子云轮廓图②s能级只有1个原子轨道。
p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以p x、p y、p z表示。
在同一能层中p x、p y、p z的能量相同。
【即学即练1】1．以下关于原子核外电子的叙述正确的是A．在同一原子轨道上的不同电子的电子云是相同的B．电子云的小黑点表示电子曾在该处出现过一次C．所有原子的电子云都是球形的D．原子核外电子的运动无法作规律性描述【答案】A【解析】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；答案选A。
2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多D．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云【答案】A【解析】A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5，故A正确；B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只能在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，故B错误；C．p能级的原子轨道呈纺锤形，p能级原子轨道数为3，与电子层数无关，故C错误；D．电子云表示电子出现的几率，即表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少，故D 错误；选A。
1.1.3电子云原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理课件高二化学人教版选择性必修2
能级
原子 轨道数
s ……1 p ……3 d ……5 f ……7
原子轨道 表示方法
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
泡利原理：在一个原子轨道里,最多只能容纳__2_个电 子，它们的自旋方向__相__反___，用“__↓_↑____”表示。
顺时针、逆时针
√
注：一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
概率密度：
一定空间运动状态的电子在核外空间各处都有可能出现，但出现的概率 不同
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=
P V
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
电子云：
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：电子在原子核外空间概率密度分布的 形象描述。
（方向性）分别以Px , Py , PZ表示。
注：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 。
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 P能级的原子轨道图
哑铃形
电子云 原子轨道 泡利原理 d能级的5个原子轨道：花瓣形
波尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
宏观物体的运动
微观粒子的运动
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
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
然而，1926年，玻尔建立的线性轨道模型被 量子力学推翻。
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
z
x
y
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 s能级的原子轨道图
1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道-高二化学教学讲与练(人教版2019选择性必修2)(原
第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道1．构造原理(1)含义以事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入的顺序称为构造原理。
(2)示意图2．电子排布式将上所容纳的电子数标在该能级符号，并按照能层从左到右的顺序排列的式子叫电子排布式。
如氮原子的电子排布式为3．简化电子排布式Na的电子排布式为1s22s22p63s1，可简化为[Ne]3s1，Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。
【特别提醒】当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。
如24Cr：4.离子的电子排布式(1)判断该原子变成离子时得到或失去的电子数。
(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。
一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
(3)原子得到电子形成阴离子，则得到的电子填充在最外层的某一个能级上。
如Cl－的电子排布式为1s22s22p63s23p6(得到的电子填充在最外面的3p能级上)。
二、电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的 不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝P V(P 表示电子在某处出现的概率，V 表示该处的体积)。
2．电子云(1)定义：处于一定 的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
(2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。
(3)形状3．原子轨道(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
(2)形状①s 电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。
①p 电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。
(3)各能级所含有的原子轨道数目探究一 构造原理与核外电子排布式半导体或芯片是由晶体硅生产的。
电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
提示
s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在
6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个
轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。
[微自测]
2.下列说法正确的是（
C
）
A.不同的原子轨道形状一定不相同
Cu：1s22s22p63s23p63d94s2
22s22p63s23p63d54s1
Cr：1s
√
22s22p63s23p63d104s1
Cu：1s
√
③总结：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.能量最低原理
①含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地先占据能量低的原子轨
道，使整个原子的能量最低。（构造原理）
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。
③注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
思考与讨论
P16
违反能量最低原理
违反泡利原理和洪特规则
19K
1s22s22p63s23p64s1
20Ca
1s22s22p63s23p64s2
3d能级的能量大于4s能级的能量
x
y
电子云轮廓图的绘制过程
球形轮廓图
【思考与讨论】你能发现什么规律？
1.所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球
的半径不同。
2.同一原子的能层越高，s电子云半径越大。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逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
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作
•
业
通读本节《原子结构》课 文，归纳本节知识内容，并自 出自解一道题。 • （以上两项均写在作业本上）
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/ 杭州微信公众号开发公司
mqv15hnp
仨就一溜儿进院儿来了。他们人还都没有走进堂屋，耿憨的大嗓门就先传进来了：“嫂子哇，俺们在街门外头就闻到香味儿了！”郭氏和耿老 爹赶快接出来。郭氏高兴地说：“这不正要让兰儿去叫你们呢！快进屋哇，都准备得差不多了！”耿老爹说“大家伙儿快进屋哇！兰儿，你去 学堂喊你大哥二哥一声，就等他俩了！”耿憨说：“不用去喊了，正儿和小直子很快就回来了！”青海说：“俺们从粉坊回来之前，俺已经去 招呼过了。耿正哥说安排一下木匠师傅们下午做的活儿，他们就回来了。”说着话，耿老爹招呼大家伙儿进堂屋各自找地儿坐了。耿兰又要去 包饺子，郭氏说：“兰儿，那不多的几个，你就不用插手了。往大铁锅里添上半锅水慢慢烧着哇！”郭氏说着话，先把备好的小炒菜全部腾挪 到灶台旁边的小厨桌上，然后把并在一起的两张桌子抹干净了，再把已经装好的两份凉菜分别摆在两边，把白酒全部放在靠门口的八仙桌上， 米酒全部放在靠里边那张原先的餐桌上。想一想，又去西房橱柜里捧来两小瓷瓶米酒，擦擦瓶子的外面，在靠门口的八仙桌上也放上一小瓷瓶， 另外一小瓷瓶搁在一边备着。又摆上酒盅、筷子。一阵脚步声传进堂屋里来，郭氏高兴地说：“是这兄弟俩回来了！”话音未扭头看看快步进院儿的兄弟俩，笑着说：“还知道饿了，就你们俩回来得最晚！快快 洗手，咱们这就开饭！”耿直高兴地跳进来屋说：“俺和哥哥在学堂那边就洗过手了，现在就可以开吃！伯，叔，大家伙儿都到了，还真是俺 俩最晚了哇！”耿正进门来，抱歉地笑笑，说：“有一个师傅出去了，俺们等了他一小会儿。”面团儿全部包完了，耿英将剩下不多的肉馅儿 盖好，面盆儿面板擀面杖什么的先不管它，大家都出来洗手。于是，郭氏安排大家伙儿入座，说：“你们男人喝白酒，都坐这一桌；俺们女的 都坐这一桌。来，嫂子和弟妹招呼秀儿和妞儿坐哇，咱们喝米酒。”四个人都说要帮着炒菜煮饺子，郭氏说：“没有什么事儿了，杂烩菜和鸡 已经做好，俺盛出来就妥；其他的小炒也已经全部备好了，这炉子里火苗儿正旺着呢，一拨拉就行；有兰儿烧煮饺子的水就足够了，都坐哇， 英子你也坐下哇！”于是，耿老爹招呼男人们坐在靠外的八仙桌那边儿，耿英拉着女人们坐在靠里的桌子这边儿，各自开酒瓶子，满酒。郭氏 用两个大海碗盛了香喷喷的大杂烩菜，在两张桌子上各放上一碗；又将热好的肥鸡用两个大盘子分别装了，也在两张桌子上各放上一盘。耿老 爹说：“他娘，你和兰儿都来和大家伙儿喝一杯，你再拨拉那几个小炒菜哇！煮饺子不着急，兰儿也先来吃着哇！”郭氏对耿兰说：“兰儿， 快起来坐这儿哇。你爹说得对，煮饺子不着
原子结构
电子云与原子轨道
宏观、微观运动的不同
宏观物体 微观粒子
质量
速度 位移 能量 轨迹
很大
较小 可测
很小
很大（接近光 速）
位移、能量 不可同时测定 可测 可描述
（画图或函数描述）
不可确定
宏观物体的运动特征：
核外电子运动的特征
• 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及 运行的速度； • 可以描画它们的运动轨迹。
电子云轮廓图----原子轨道
S能级的原子轨道
S能级的原子轨道是球形对称的.
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P x,Py,PZ表示.
P能级的3个原子轨道P x,Py,PZ合 在一起的情形.
P 能 级 的 原 子 轨 道
课堂练习 用轨道表示式表示出铁原 子的核外电子排布
泡利原理
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
↑↓
↑↓
洪特规则
↑↓
能量最低原理
思考与交流 • 1、从元素周期表中查出铜的外围电子排布， 它是否符合构造原理。 • 当一个能级上的电子填充达到全充满， 半充满或全空时是一种稳定状态，使得体 系的能量较低。这就是洪特规则的第二条。 • 2、钠的电子排布式可写成[Ne]3S1，试问： 上式方括号中的符号是什么意思？
微观物体的运动特征： • 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。 • 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 • 无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少。
核外电子运动状态的描述
电子云(演示)
• 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。
d能级的原子轨道有5个.
d 能 级 的 原 子 轨 道
问题讨论
原子轨道与火车运行的轨道有何不同? 原子轨道是指一定能级上的电子, 在核外空间运动的一个空间区域.火 车的轨道则是火车运行的一个固定 路线.
科学研究
阅读课文P12,讨论下列问题
1、S、P、d能级分别有多少个轨道，每个轨道上最多能 容纳几个电子？其自旋方向怎样？ S p d f能级分别有2、3、5、7个轨道，每个 轨道最多能容纳的电子数为2个，且自旋方向相反。 这就是泡利原理 2、举例说明洪特规则： 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是 首先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而 且自旋方向相同。