选修三__电子云与原子轨道.

第一章 原子构造及性质一.原子构造1、能级及能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律（1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按下图依次填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。

能级交织：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交织。

（PS ：构造原理并非4s 能级比3d 能级能量低，而是指这样依次填充电子可以使整个原子的能量最低。

）（2）能量最低原理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，简称能量最低原理。

（3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能包容两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。

（4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量一样）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向一样，这个规则叫洪特规则。

比方，p3的轨道式为，而不是。

洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充溢或全充溢时，原子处于较稳定的状态。

即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。

前36号元素中，全空状态的有4Be 2s 22p 0、12Mg 3s 23p 0、20Ca 4s 23d 0；半充溢状态的有：7N 2s 22p 3、15P 3s 23p 3、24Cr 3d 54s 1、25Mn 3d 54s 2、33As 4s 24p 3；全充溢状态的有10Ne 2s 22p 6、18Ar 3s 23p 6、29Cu 3d 104s 1、30Zn 3d 104s 2、36Kr 4s 24p 6。

4、基态原子核外电子排布的表示方法（1）电子排布式↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑①用数字在能级符号的右上角说明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。

②为了避开电子排布式书写过于繁琐，把内层电子到达稀有气体元素原子构造的局部以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1。

第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道学业要求素养对接1.知道处于不同能级的电子，在一定条件下会发生激发与跃迁。

2.知道电子的运动状态(空间分布及能量)，可通过原子轨道和电子云模型来描述。

3.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的轨道表示式，并说明含义。

模型认知：建立新的原子结构模型，并能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用。

微观探析：能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。

[知识梳理]一、基态与激发态、光谱1.能量最低原理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，简称能量最低原理。

2.基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量的原子。

(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。

(3)基态、激发态相互转化的能量变化基态原子吸收能量释放能量主要形式为光激发态原子3.光谱与光谱分析(1)光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。

(2)光谱分类(3)光谱分析在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。

【自主思考】1.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢？提示能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。

能量越低，物质越稳定，物质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。

二、电子云与原子轨道1.电子云用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布图，被形象地称为电子云。

2.电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态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＝90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图。

3.原子轨道(1)定义：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)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

(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 1 3 5 74.泡利原理和洪特规则(1)泡利原理：一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。

高山不爬不能到顶，竞走不跑不能取胜，永恒的幸福不争取不能获得。

想成为一名成功者，先必须做一名奋斗者。

《选修三第一章第一节 原子结构》导学案（第3课时）高二 班 第 组 姓名 组内评价 教师评价_______【课标要求】1.解原子核外电子的运动规律，了解电子云的概念2.了解原子轨道图及每个能级中的轨道分布情况和最大容纳电子数3.掌握泡利原理、洪特规则4.基本能掌握核外电子排布规律 【新课导学】阅读教材P9-11，思考 1.原子核外电子是如何运动的呢？2.电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？3.什么事原子轨道？阅读P11表1-2，明确不同能层的能量、原子轨道及电子云能廓图 [阅读与思考]阅读教材P11-12，思考泡利原理与洪特规则分别是什么？洪特规则的使用前提？（基态原子）洪特规则的特例？（对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的）。

二、电子云和原子轨道： 1、电子云：(1)电子运动的特点：① ② ③ 。

因此，电子运动 （能或否）用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。

我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。

（2）定义：电子云是电子在 核外空间 分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带 的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云（3）①图中的小黑点表示：②黑点的疏密程度表示：③小黑点离核越 ，电子出现的概率越 ，电子云越 。

例、观察1s 轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是…( ) A ．一个小黑点表示1个自由运动的电子 B ．1s 轨道的电子云形状为圆形的面C ．电子在1s 轨道上运动像地球围绕太阳旋转D ．1s 轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少【方法与技巧】电子云图中的黑点绝无具体数目的意义，而有相对多少的意义。

单位体积内黑点数目较多(黑点密度较大)，表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较大；单位体积内黑点数目相对较少(黑点密度较小)，表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较小。

关于电子云和原子轨道（1）电子云的实质● 我们能不能把电子云中的小点当作电子？你问这个问题首先是把电子看作一个粒子。

电子能不能看作粒子？能，但它在核外空间出现的规律却只能用波动方程描述，不能用宏观物体的运动方程描述。

简单说，电子在原子核外空间的任一个点都有可能出现，不同的只是在各点出现的概率不同，而且，我们也不能预测电子从某个小点会移到哪一个点上去，因为电子在核外空间的运动不能用描述宏观运动的轨迹概念描述。

在教学中一定不能忘记强调，氢原子核外只有一个电子，而它的电子云图里却有许许多多点。

可见小点绝非电子本身！因此，电子云中的每个小点是该电子在小点所在的位置上出现的“记录”，或者说电子在这里出现留下的“踪迹”，或者说，你想象中“看到了”电子在这个点上出现过了，甚至说，你用了一架虚拟的照相机把电子在这个点出现“拍摄”下来了。

1s 2s 3s图1 氢原子的1s, 2s, 3s 电子云（注意三张图的尺寸不同）● 电子云图中的小点的总数可多可少吗？是的，可多可少。

这要看你“记录”电子在核外空间出现的次数。

通俗地讲，每个小点相当于一次记录。

如果电子云图里有500个小点，就相当于记录了500次。

如果有10000个点，就相当于记录了10000次。

记录的次数越多，小点就越多。

● 如何制作电子云图？用计算机程序可以制作电子云图。

在网上有一个生成电子云（黑点图）的程序。

可以从网上下载。

这个程序模拟了电子的波动方程得到的Ψ2的值，将它转化为小黑点在二维（纸面）上给出。

这个程序是用JA V A 程序编写的。

运行时间越长，随机产生的小黑点数目越大（图2）。

在本教学参考资料中有一个文件叫做“电子云黑点图计算机模拟动画程序”对这个程序作了详尽介绍。

图1就是用这一程序画的。

图2 用计算机程序制作电子云图，程序运行时间越长，小点越多如果在上课时能够直接上网，也可打开如下网站：/StuHome/cabell_f/Density.html ，在该网页的电子概率密度applet 程序上直接输入主量子数（n ）、角量子数(l )和磁量子数（m ），可快速地得到不同状态的电子云的图像。

高中化学选修三知识点总结第一章原子结构与性质1、电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。

离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。

2、电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q.3、原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。

4、原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子。

5、原子核外电子排布原理：（1）能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道；（2）泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子；（3）洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。

洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s16、根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。

根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。

基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。

7、第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。

常用符号I1表示，单位为kJ/mol。

(1)原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化:每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化.(2)元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化:★同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；★同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。

第2课时能量最低原理电子云与原子轨道1．了解能量最低原理，知道基态与激发态。

2．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。

3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道，掌握泡利原理和洪特规则。

(重难点)能量最低原理、基态与激发态、光谱[基础·初探]1．能量最低原理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，简称能量最低原理。

2．基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量的原子。

(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。

(3)基态、激发态相互转化的能量变化3．光谱与光谱分析(1)光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。

(2)光谱分类(3)光谱分析在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。

[探究·升华][思考探究](1)在国庆节、元旦、春节，我们经常放焰火来庆祝，请你思考这与原子结构有什么关系呢？【提示】这与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

(2)对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。

产生这一现象的主要原因是什么？【提示】在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态原子时，将释放能量，从而产生红光。

[认知升华]1．光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。

电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。

2．日常生活中看到的灯光、激光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

[题组·冲关]题组1基态、激发态1．下列关于同一原子中的基态和激发态说法中，正确的是()A．基态时的能量比激发态时高B．激发态时比较稳定C．由基态转化为激发态过程中吸收能量D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱【解析】激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确。

电子云与原子轨道1 概率密度用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。

2 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。

换句话说，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密度分布的形象化描述。

辨析比较宏观物体的运动与微观电子的运动对比1．宏观物体的运动有确定的运动轨迹，可以准确测出其在某一时刻所处的位置及运行的速度，描绘出其运动轨迹。

2．由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度快，不能同时准确测出其位置与速度，所以对于核外电子只能确定其在原子核外各处出现的概率。

3 电子云轮廓图（1）含义绘制电子云轮廓图的目的是表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。

例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P ＝90％的空间圈出来，如图1－1－2所示。

图1－1－2 电子云轮廓图的绘制过程（2）s 电子、p 电子的电子云轮廓图所有原子的任一能层的s 电子的电子云轮廓图都是球形，同一原子的能层越高，s 电子云的半径越大，如图1－1－3所示。

这是由于1s 、2s 、3s ……电子的能量依次增高，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。

PV图1－1－3 同一原子的s电子的电子云轮廓图除s电子云外，其他电子云都不是球形的，如p电子云（轮廓图）是哑铃（纺锤）形的。

每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为p x、p y和p z，如图1－1－4所示。

p电子云轮廓图的平均半径随能层序数的增大而增大。

图1－1－4 p x、p y、p z的电子云轮廓图名师提醒（1）电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。

电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越大。

（2）电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子实际出现的次数。

（3）电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图。

高中化学人教版选修三第1章原子结构与性质电子云与原子轨道选择题观察1s轨道电子云示意图，下列说法正确的是(? )A．一个小黑点表示1个自由运动的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少【答案】D【解析】电子云中的小黑点表示电子在某一时刻出现的概率密度，不表示1个自由运动的电子，A项错误，D项正确；电子云是对处于一定空间运动状态的电子在核外空间的概率分布的形象化描述，不是实际存在的圆形，也没有宏观轨道，B、C项错误。

选择题下列说法中正确的是(? )A.s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状B.p电子云是“8”字形的C.2p能级有一个未成对电子的基态原子的电子排布式一定为1s22s22p5D.2d能级包含5个原子轨道,最多容纳10个电子【答案】A【解析】p电子云形状是哑铃形,不是平面“8”字形,B项错;2p 能级有一个未成对电子的原子有B或F,C项错;L层没有d能级,D项错。

选择题下列说法中正确的是(? )A.1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布B.3p2表示3p能级有两个轨道C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D.同一原子中,2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多【答案】A【解析】A项中,1个2s电子被激发到2p能级上,表示的是激发态原子;B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子;C项中,同一原子中能层序数越大,能量也就越高,离核越远,故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高;在同一能级中,其轨道数是一定的,而不论它在哪一能层中。

选择题下列说法中正确的是(? )A.1 s电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动B.电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子数目多C.ns能级的原子轨道图可表示为D.3d3表示3d能级有3个轨道【答案】C【解析】电子云是用小黑点表示电子在核外空间某处出现的概率,小黑点不代表电子,小黑点的疏密表示电子出现概率的大小,A、B项错误;3d3表示第三能层d能级有3个电子,d能级有5个轨道,D项错误。

姓名，年级：时间：第二课时能量最低原理基态与激发态电子云与原子轨道学习目标:1。

知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理.2.了解原子的基态、激发态,知道原子核外电子在一定条件下能发生跃迁。

3.了解原子核外电子运动状态的描述方法,理解电子云、原子轨道的含义.[知识回顾]1．能层与能级（1)在多电子原子中，核外电子的能量是不同的。

能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为能层.（2）每一电子层最多容纳的电子数为2n2。

离核越近的电子层，能量越低。

不同电子层的能量是不连续的。

(3）每一能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f,能级数等于能层序数，s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14.(4)钛元素的元素符号为Ti，钛的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，简化的电子排布式为[Ar]3d24s2.[要点梳理］1．原子的电子排布遵循的构造原理使原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

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.2．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密度分布的形象化描述.任一能层的s电子的电子云轮廓图都是球形，p电子的原子轨道呈纺锤形。

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。

s、p、d、f能级的原子轨道数分别为1、3、5、7。

知识点一基态与激发态1．电子的跃迁(1）基态→激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。

(2)激发态→基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。

1s22s22p3表示基态氮原子,1s22s12p4表示激发态氮原子。

2．原子光谱原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。

原子结构电子云与原子轨道首先，我们来介绍一下原子结构电子云。

在波尔的原子模型中，原子被描述为一个中心核心和围绕核心运动的电子组成的系统。

电子云是指所有电子所占据的空间区域。

根据量子力学，电子云不能被精确地描述为一个确定的路径，而是存在于一系列可能的位置上，其中每个位置对应于不同的能量状态。

这导致电子云在原子内部的分布呈现出一定的概率分布。

原子结构电子云的形状是由电子的量子力学性质决定的。

根据海森堡不确定关系原理，我们无法同时确定电子的位置和动量。

因此，电子云在空间分布上呈现出模糊不清的特征。

经典物理学中，我们可以用概率分布函数来描述电子的位置。

这个概率分布函数是由电子波函数给出的，而电子波函数是由薛定谔方程决定的。

薛定谔方程描述了波函数随时间的演化和空间分布的变化。

电子云的分布情况决定了原子的物理和化学性质。

例如，原子的大小和密度可以通过电子云的分布图来判断。

当电子云在核心附近的概率大时，原子的大小较小，原子密度较大。

相比之下，当电子云在核心周围的概率较大时，原子的大小较大，原子密度较小。

同时，电子云的形状也影响了原子的性质。

例如，原子中电子云的形状决定了电子云中电子对其他原子的吸引力。

这种吸引力引起了化学键的形成，从而导致分子的形成。

因此，原子内部的电子云分布对原子的化学性质起着决定性的作用。

接下来，我们来探讨一下原子轨道。

原子轨道是描述电子在原子核周围运动的可能位置的概念。

它是波尔的原子模型的一个重要组成部分。

原子轨道用量子数来描述，其中最常见的量子数是主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。

主量子数描述了电子能级的大小，它决定了电子距离原子核的远近。

角量子数描述了电子在原子轨道上的角动量，它决定了电子轨道的形状。

磁量子数描述了电子在磁场中的行为，它决定了电子轨道的方向。

自旋量子数描述了电子自旋的性质，它决定了电子的运动方向。

这些量子数共同描述了原子内部电子结构的复杂性。

根据波尔的原子模型，原子轨道是通过量子力学的态描述的。