1.1.2 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理（精讲课件）-2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练（人教版2019选择性必修2）

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 2019人教版 选择性必修2 第一章 原子结构与性质 【课程学习目标·学科核心素养】 知道电子运动的能量状态具有量子化的特征（能量不连续）。 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，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。 认识基态原子中核外电子的排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。知道1—36号元素基态原子核外电子的排布。 知识导航 一．电子云与原子轨道 1．概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 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，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝ (P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。 一．电子云与原子轨道 2．电子云 (1)定义： 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。 (2)含义： 用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率密度越大。 一．电子云与原子轨道 2．电子云 (3)形状 一．电子云与原子轨道 3．原子轨道 (1)概念：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。 (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。 一．电子云与原子轨道 3．原子轨道 (2)形状 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，有3个互相垂直的电子云，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 一．电子云与原子轨道 3．原子轨道 (3)各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 二．原子核外电子的排布规则 1．泡利原理--泡利不相容原理 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，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 回顾每个能级最多可容纳的电子数： ns、np、nd、nf····能级分别最多可容纳2×1、2×3、2×5、2×7··个电子。 有了原子轨道的概念，知道：1、3、5、……是ns、np、nd、nf……能级里的原子轨道数，它们分别乘以2是由于每个轨道里最多只能容纳2个电子。 这2个电子容纳在同一个原子轨道里，也就意味着，它们的空间运动状态是相同的。 空间运动状态种类等于原子轨道数 二．原子核外电子的排布规则 2．电子排布的轨道表示式(电子排布图) 是表示电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子轨道表达式： 在轨道表示式中，用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或称未成对电子）。箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 二．原子核外电子的排布规则 2．电子排布的轨道表示式(电子排布图) (1)简并轨道：能量相同的原子轨道。 (2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子。 (3)单电子：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。 (4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。 (5)在氧原子中，有3对电子对，有2个单电子。 (6)在氧原子中，有5种空间运动状态，有8种运动状态不同的电子。 空间运动状态种类等于原子轨道数 运动状态种类等于电子数 二．原子核外电子的排布规则 3．洪特规则 (1)内容： 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。 (2)特例:在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。 24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，3d轨道为半充满状态 二．原子核外电子的排布规则 4．能量最低原理 (1)内容： 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。 (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。 练习：29Cu的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1，3d轨道为全充满状态 三．原子核外电子排布的表示 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式 意义 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化 电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 意义 避免书写电子排布式过