【課件】原子結構第4課時-核外電子排布原理 2023-2024學年高二化學人教版（2019）選擇性必修2

第一章原子結構與性質第一節(jié)原子結構

課時4核外電子排布規(guī)律一、電子自旋每個原子軌道中最多可容納兩個電子，那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？典型實驗現(xiàn)象：鈉原子光譜實驗斯特恩-蓋拉赫實驗發(fā)現(xiàn)了銀原子束經過不均勻磁場，產生了偏轉，并最終在屏幕垂直方向上，形成了兩個上下對稱的非連續(xù)分布。至此，所有的粒子從理論上就都有了——自旋。一、電子自旋1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實驗事實提出假設：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。

電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭（“↑”“↓”）表示自旋相反的電子。一、電子自旋通過前面的學習，我們知道：核外電子排布在原子軌道中，你知道它們是按照什么規(guī)律排布的呢以及核外電子在原子軌道中的排布應該如何表示？二、軌道表示式電子排布的軌道表示式(電子排布圖)1、用方框（或圓圈）表示原子軌道；2、能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連；3、用“↑”或“↓”表示軌道內電子的自旋取向4、軌道上方或下方標識能級序號取決于能層和能級，如2p能級的三個軌道電子排布式電子排布圖11Na1s22s22p63s1↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s5、有時能級上下錯落表達能量的高低↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3sNa二、軌道表示式【例1】請寫出基態(tài)氫原子的軌道表示式。H1s或：H1s不要忘記能級符號！【例2】請寫出基態(tài)氦原子可能的軌道表示式。He1s或：He1s或：He1s【任務1】書寫1-36號基態(tài)原子的軌道表示式。三、排布規(guī)律——泡利原理一個軌道最多只能容納兩個電子且同一軌道內的兩個電子自旋方向相反（即一個電子為順時針取向，另一電子為逆時針取向）①自旋是電子的一種狀態(tài)，是其內在屬性。②遵循泡利原理的核外電子排布方式是相對穩(wěn)定的。排布規(guī)律一：泡利原理（泡利不相容原理）三、排布規(guī)律——泡利原理【例1】請寫出Li、Be、B的軌道表示式。Li1s2sBe1s2sB1s2s2p【例2】請寫出基態(tài)碳原子可能的軌道表示式。C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p三、排布規(guī)律——洪特規(guī)則基態(tài)原子中，電子填入簡并軌道，總是先單獨分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。弗里德里?！ず樘丌俸樘匾?guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子。②洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言，不適用于電子填入能量不同的軌道排布規(guī)律二：洪特規(guī)則三、排布規(guī)律——洪特規(guī)則1、下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子？為什么？↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓↓↑1s2s2p1s2s2pA、B、↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2pC、↑↓↑↓↑↓↓↓1s2s2pD、同一個原子軌道:只有一個電子電子對自旋方向相反的一對電子單電子有

對電子對，有

個單電子。有

種空間運動狀態(tài)，有

種運動狀態(tài)不同的電子。軌道數(shù)電子數(shù)3258三、排布規(guī)律——洪特規(guī)則請寫出24Cr和29Cu元素的軌道表示式Cr和Cu的價電子排布均不符合構造原理，但源自事實，其原因是什么呢？24Cr↑4s↑↑↑3d↑↑能量相近的簡并軌道中，電子排布為全充滿、半充滿或全空的狀態(tài)是能量較低的穩(wěn)定狀態(tài)，此為洪特規(guī)則的特例?！?s↑↑↑3d↑4s3d29Cu↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓4s↑↓↑↓↑↓3d↑↓↑只有一組全滿的簡并軌道有兩組半滿的簡并軌道只有一組全滿的簡并軌道有一組全滿、一組半滿的簡并軌道三、排布規(guī)律——洪特規(guī)則特例排布規(guī)律三：能量最低原理內容：在構建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)

的原子軌道，使整個原子的能量最低。能量最低因素：整個原子的能量由

、

和

三個因素共同決定。

核電荷數(shù)電子數(shù)電子狀態(tài)能量最低原理的補充：當相鄰能級能量差別不大時，有1～2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子排斥能，進而使原子整體能量最低。例如：所有副族元素的基態(tài)原子。三、排布規(guī)律——能量最低原理【任務2】指出1-36號基態(tài)原子的未成對電子數(shù)。未成對電子數(shù)及其占據(jù)的原子軌道元素符號及價電子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s1第四周期未成對電子數(shù)規(guī)律鞏固練習——未成對電子數(shù)1、為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1?3、為什么基態(tài)Sc的價電子是3d14s2，而不是4s3?不滿足能量最低原理不滿足構造原理2、為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是，而不是?不滿足洪特規(guī)則↑↓↑↓↑↑↑1s2s2p↑↓↑↓↑↑↓1s2s2p鞏固練習——未成對電子數(shù)1s↑↑↑↑↓2s2pA1s↑↑↓↑↓2s2pB1s↑↓↑↓↑↓↑2s2pC1s↑↑↓↑↑↑2s2pD4、以下原子不屬于基態(tài)原子的是（

）不滿足泡利原理基態(tài)原子不滿足洪特規(guī)則不滿足構造原理ACD鞏固練習——未成對電子數(shù)1s↑↑↓2s2pA1s↑↑↓2s2pB1s↑↓↑2s2pC1s↑↓↑2s2pD1個電子1s→2s還有1個電子1s→2p1個電子1s→2s5、以下鋰原子的軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是（），能量最低的是（

）基態(tài)原子2個電子1s→2pCD軌道表示式可以表示原子核外電子的排布和運動狀態(tài)，同時可以判斷原子處于基態(tài)或是激發(fā)態(tài)。鞏固練習——未成對電子數(shù)量子力學的發(fā)展19世紀末，經典力學和經典電動力學在描述微觀系統(tǒng)時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創(chuàng)立的。第一排：歐文·朗繆爾、馬克斯·普朗克、瑪麗·居里、亨得里克·洛侖茲、阿爾伯特·愛因斯坦、保羅·朗之萬、Ch.E.Guye、C.T.R.威爾遜、O.W.里查森第二排：彼得·德拜、馬丁·努森、威廉·勞倫斯·布拉格、HendrikAnthonyKramers、保羅·狄拉克、亞瑟·康普頓、路