第一章第一節(jié)第4課時(shí)泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修

第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第4課時(shí)

泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理通過(guò)之前的學(xué)習(xí)，我們知道一個(gè)原子軌道最多可以容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相同的。那么，為什么一個(gè)軌道可以容納兩個(gè)電子呢？這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同嗎？PART01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.電子自旋1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出假設(shè)：電子除了空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還存在一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，叫做自旋。斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性，最早通過(guò)斯特恩-蓋拉赫在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.電子自旋電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子。注意：①電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和自旋兩個(gè)方面；②任何原子中都不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.電子自旋電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱(chēng)自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子。電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)種數(shù)=電子數(shù)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)種數(shù)=電子所占軌道數(shù)01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理2.泡利原理1925年，泡利正式提出，在一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋方向相反，這個(gè)原理被稱(chēng)為泡利原理，又稱(chēng)泡利不相容原理。泡利我們之前學(xué)習(xí)了用電子排布式表示電子在能級(jí)中的排布，那么電子在原子軌道中的排布，以及電子的自旋應(yīng)該如何表示呢？01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱(chēng)電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書(shū)寫(xiě)要點(diǎn):①用方框(或圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連；01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱(chēng)電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書(shū)寫(xiě)要點(diǎn):②各軌道按照離核由近到遠(yuǎn)，從左到右依次排列，且在方框的上方或下方用能級(jí)符號(hào)表示軌道所屬能級(jí)；01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱(chēng)電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書(shū)寫(xiě)要點(diǎn):③用箭頭表示處于特定自旋方向的電子。④畫(huà)出的能級(jí)可以上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱(chēng)電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：電子對(duì)單電子（未成對(duì)電子）箭頭同向的單電子稱(chēng)自旋平行01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱(chēng)電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：思考：氧的基態(tài)原子的軌道表示式是否有其他的畫(huà)法？01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理二、洪特規(guī)則1925年，洪特在詮釋復(fù)雜原子光譜時(shí)，得出了判斷基態(tài)原子光譜項(xiàng)三條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，后人歸并簡(jiǎn)化成一條：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行，稱(chēng)為洪特規(guī)則。1.內(nèi)容如圖所示的兩種氧原子的軌道表示式違背了洪特規(guī)則，因而是錯(cuò)誤的。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理二、洪特規(guī)則2.注意①洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子。例1.寫(xiě)出Fe3+和Cl-的軌道表示式。②洪特規(guī)則是針對(duì)電子填入簡(jiǎn)并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理三、能量最低原理在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。1.能量最低原理實(shí)際上，整個(gè)原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。當(dāng)相鄰能級(jí)能量差別不大時(shí)，有1-2個(gè)電子填入能量稍高的能級(jí)可能反而降低電子排斥能，進(jìn)而使原子整體能量最低。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理三、能量最低原理當(dāng)簡(jiǎn)并軌道上的電子排布為全充滿（p6、d10、f14）、半充滿（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）狀態(tài)時(shí)，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性，這就是洪特規(guī)則的特例。2.洪特規(guī)則的特例如Cr和Cu的價(jià)層電子排布：Cr:3d44s23d54s1

Cu:3d94s23d104s1

01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理表示方法以硫(S)為例原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式電子排布式簡(jiǎn)化電子排布式價(jià)電子排布式軌道表示式（電子排布圖）軌道表示式價(jià)電子軌道表示式基態(tài)原子核外電子排布的表示方法總結(jié)1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p401泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例2.下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________(填序號(hào)，下同)，違反能量最低原理的是____，違反洪特規(guī)則的是____，違反泡利原理的是____。①④⑤②⑥③01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例3.按要求完成下列填空：(1)11Na的電子排布式為_(kāi)___________；(2)20Ca的價(jià)層電子排布式為_(kāi)___；(3)35Br－的離子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_________；(4)8O的軌道表示式為_(kāi)_________________________；(5)9F的價(jià)層軌道表示式為_(kāi)___________________。1s22s22p63s14s201泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例4.從能量角度來(lái)看，F(xiàn)e3+比Fe2+的穩(wěn)定性更_____(填“強(qiáng)”或“弱”)，從原子結(jié)構(gòu)角度分析其原因是___________________________________________________________。強(qiáng)基態(tài)Fe3+的價(jià)層電子排布為3d5，3d軌道處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)例5.第四周期元素的基態(tài)原子中，___原子