1.1.3 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（2019）選擇性必修2

第3課時(shí)

泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)

選擇性必修二1.認(rèn)識(shí)基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則等。2.理解能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則，能書寫1-36號(hào)元素的基態(tài)原子的軌道表示式，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用模型解決實(shí)際問題。3.能解釋一些元素的基態(tài)原子的核外電子排布不遵循構(gòu)造原理的原因。學(xué)習(xí)目標(biāo)教學(xué)引入------藝術(shù)盛宴《原子軌道》能級(jí)spdf最多可容納電子數(shù)261014原子軌道數(shù)1357單軌道容納電子數(shù)2222

思考：

每個(gè)能級(jí)的原子軌道數(shù)和最多可容納的電子數(shù)，不難發(fā)現(xiàn)每個(gè)原子軌道中最多可容納兩個(gè)電子。那么，這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有什么差異呢？

在斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)銀原子束(最外層只有一個(gè)電子)經(jīng)過不均勻磁場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，并最終在屏幕的垂直方向上形成了兩個(gè)上下對(duì)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。（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)稱自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子。1.自旋：電子除空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋，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。一、核外電子的排布規(guī)則電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：由能層、能級(jí)、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)方面共同決定；

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，且自旋相反，這個(gè)原理被稱為泡利原理。(泡利不相容原理)沃爾夫?qū)づ堇?.泡利原理：能級(jí)spdf原子軌道數(shù)1357最多容納電子數(shù)261014同一個(gè)原子中不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子處于完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。填多少泡利原理：在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,且它們的自旋相反?！?s2s↑↓↑↓↑↓2p↑↓↑3s3p鋁原子核外電子的軌道表示式空軌道單電子（未成對(duì)電子）成對(duì)電子一個(gè)原子軌道中有2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子一個(gè)原子軌道中只有1個(gè)電子軌道表示式：用方框(或圓圈)表示原子軌道，在方框的下方用能級(jí)符號(hào)表示軌道所屬能級(jí)，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連，箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對(duì)，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對(duì)電子)。2.電子排布的軌道表示式↑1sH↓1sH或↑↓1sHe↑↓1s2s2p3s

↑↓1s22s22p63s1Na↑↓↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s原子軌道“↑↓”代表自旋相反的電子對(duì)簡(jiǎn)并軌道：能量相同的原子軌道能級(jí)符號(hào)單電子（未成對(duì)電子），即1種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

Si原子中，有

對(duì)電子對(duì)，有

個(gè)單電子，有

種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有

種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子（與電子數(shù)相同）。62814軌道表示式的含義電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級(jí)中的排布練習(xí)：書寫基態(tài)Li、Be、B原子的軌道表示式和電子排布式Li1s22s1Be1s22s2B1s22s22p1軌道表示式還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)。核外電子在原子軌道中的排布規(guī)律Ⅱ——泡利原理小結(jié)軌道表示式書寫用□或○代表一個(gè)原子軌道，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連；不同能級(jí)中的□或○要相互分開，同一能級(jí)中的□或○要相互連接；通常在方框下方或者上方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)；整個(gè)電子排布圖中各能級(jí)的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致；箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子，“↓↑”稱電子對(duì)，“↓”或“↑”表示單電子，箭頭同向，自旋平行，箭頭相反，自旋相反。

電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級(jí)中的排布，而軌道表示式(也稱電子排布圖)還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)。3.洪特規(guī)則：基態(tài)原子(基態(tài)離子)中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。弗里德里?！ず樘鼐毩?xí).請(qǐng)寫出以下元素基態(tài)原子的軌道表示式。N1s↑↑↓↑↓↑↑2s2pO1s↑↓↑↓↑↓↑↑2s2pF1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑2s2p能量相同的原子軌道相連

2p3的電子排布圖X√X怎么填3.洪特規(guī)則特例：（光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)）當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系具有較低的能量和較強(qiáng)的穩(wěn)定性。例如24Cr的電子排布式1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1為半滿狀態(tài)，

29Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f14半充滿:p3、d5、f7全空:p0、d0、f0半充滿的有：N（2s22p3）P（3s23p3）Cr（3d54s1）Mn（3d54s2）As（4s24p3）全充滿的有：Ne（2s22p6）Ar（3s23p6）Cu（3d104s1）Zn（3d104s2）Kr（4s24p6）只有一組全滿的簡(jiǎn)并軌道有兩組半滿的簡(jiǎn)并軌道體系能量較低原子較穩(wěn)定體系能量高原子不穩(wěn)定3d4s↑↓Cr↑↑↑↑3d4s↑Cr↑↑↑↑↑4.能量最低原理：內(nèi)容：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。下列電子軌道排分別違背了哪些原則

總之，基態(tài)原子核外電子排布遵循的原理有泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，若是違背其中一條規(guī)則，則原子能量便不會(huì)處于最低狀態(tài)，即原子不穩(wěn)定。1.寫出錳（25號(hào)）原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s22.錳原子核外填有電子的能層有

個(gè)；能級(jí)

個(gè)；軌道

個(gè)；有

種不同能量的電子，

個(gè)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；有

個(gè)未成對(duì)電子，有

個(gè)電子對(duì)；最外層電子有

個(gè)。電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有

個(gè)。電子占據(jù)的最高能層符號(hào)

。4715725510215N電子能量種類數(shù)=能級(jí)數(shù)電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)=原子軌道數(shù)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)=電子數(shù)練習(xí)書寫基態(tài)21-30號(hào)原子核外電子在原子軌道中的排布的軌道表示式。CaKScTiVCr1s2s2p3s3p4s1s2s2p3s3p4s3d1s2s2p3s3p4s3d練習(xí)書寫基態(tài)21-30號(hào)原子核外電子在原子軌道中的排布的軌道表示式。MnFeCoNiCuZn1s2s2p3s3p4s3d1s2s2p3s3p4s3d電子云能量最低原理原子軌道泡利原理洪特規(guī)則各能級(jí)包含的原子軌道數(shù)：各能級(jí)最多容納電子數(shù)：（1）ns能級(jí)各有

個(gè)原子軌道；2（2）np能級(jí)各有

個(gè)原子軌道；（3）nd能級(jí)各有

個(gè)原子軌道；（4）nf能級(jí)各有

個(gè)原子軌道；135761014電子云能量最低原理原子軌道泡利原理洪特規(guī)則能級(jí)原子軌道數(shù)原子軌道表示方法s……1p……3d……5f……7電子云能量最低原理原子軌道泡利原理洪特規(guī)則泡利原理：在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納___個(gè)電子，它們的自旋方向_______，用“_______”表示。2相反↓↑√注：一個(gè)原子中不可能存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的2個(gè)電子順時(shí)針、逆時(shí)針

電子云能量最低原理原子軌道泡利原理洪特規(guī)則電子排布圖（軌道表示式）的表示方式：電子云能量最低原理原子軌道泡利原理洪特規(guī)則洪特規(guī)則：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先__________，且自旋____。單獨(dú)分占平行√能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)相連。

小結(jié)電子云、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理核外電子排布表示方法能量最低原理泡利原理洪特規(guī)則核外電子排布三原則使整個(gè)原子能量最低最多容納2e-，且自旋相反先單獨(dú)分占，且自旋平行原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式簡(jiǎn)化電子排布式價(jià)電子排布式軌道表示式直觀反映出核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核外電子層數(shù)及各電子層上的電子數(shù)直觀反映能層，能級(jí)，能級(jí)上的電子數(shù)能直觀反映出電子的排布情況和自旋狀態(tài)總結(jié)提升填多少怎么填概念辨析

基態(tài)原子核外電子排布的表示方法——七圖式表示方法原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式簡(jiǎn)化電子排布式價(jià)電子排布式電子排布圖價(jià)電子排布圖以硫(S)為舉例1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p4拓展延伸

基態(tài)原子中未成對(duì)電子（單電子）的判斷1-36號(hào)元素中，原子核外未成對(duì)電子數(shù)與價(jià)電子排布之間的關(guān)系（1）有1個(gè)未成對(duì)電子：（2）有2個(gè)未成對(duì)電子：（3）有3個(gè)未成對(duì)電子：（4）有4個(gè)未成對(duì)電子：（5）有5個(gè)未成對(duì)電子：（6）有6個(gè)未成對(duì)電子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2ns2np3、3d34s2、3d74s23d64s23d54s23d54s1二、核外電子的表示方法1.原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的圖示形式實(shí)例

2.電子排布式含義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)，并按照能層從左到右的順序排列的式子實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s13.簡(jiǎn)化電子排布式含義為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示實(shí)例K：[Ar]4s14.軌道表示式(電子排布圖)含義每個(gè)方框代表一個(gè)

，每個(gè)箭頭代表一個(gè)_____意義能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態(tài)實(shí)例Al：

原子軌道電子5.電子式含義化學(xué)中常在元素