内容正文:
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
课程标准要求
1.认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。
2.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1~36元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式,并说明含义。
2
一、核外电子的排布规则
1.电子自旋与泡利原理
(1)电子自旋:自旋是电子的内在属性,电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向,简称自旋相反,常用上、下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
(2)泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,它们的自旋______,这个原理称为泡利原理。
相反
2.洪特规则
(1)内容:基态原子中,填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占,且自旋______,称为洪特规则。
(2)特例:在简并轨道上的电子排布处于________、________和全空状态时,具有较低的能量和较大的稳定性。
平行
全充满
半充满
如:Cr的电子排布式为______________________,而不是[Ar]3d44s2。
[Ar]3d54s1
3.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__________的原子轨道,使整个原子的能量最低。
(2)影响原子能量的因素: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。
能量最低
自测
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
某原子核外电子排布为ns2np7,它违背了下列哪个原理
(1)泡利原理( )
(2)能量最低原理( )
(3)洪特规则( )
(4)洪特规则特列( )
√
×
×
×
二、电子排布的轨道表示式(电子排布图)
1.几个相关概念
(1)简并轨道:能量______的原子轨道。
(2)电子对:同一原子轨道中,自旋______的一对电子。用“______”表示。
(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,用“↑”或“↓”表示,又称____________。
(4)自旋平行:箭头______的单电子称为自旋平行。
(5)运动状态:原子中一个电子是一种运动状态,有几个电子,则有几种运动状态。
相同
相反
↑↓
未成对电子
同向
2.轨道表示式的书写
原子轨道
相反
自测
2.判断下列基态原子轨道表示式的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
×
×
×
√
一、深度认识核外电子排布的“原理和规则”
1.核外电子排布遵循的原理与规则
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2.违背原理或规则示例
3.特别提示
(1)基态原子的能量最低,故基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道组合。
(2)基态氦原子不存在1s12s1的状态,但氦处于激发态时可能会存在1s12s1的状态。
(3)电子的运动状态由能层、能级、原子轨道、自旋来描述,在同一个原子中,不可能存在运动状态完全相同的两个电子。
D
2.下列电子排布式违反了泡利原理的是( )
A.铜原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d94s2
B.碳原子的电子排布式:1s22s22p2
C.钪原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s2
D.硅原子的电子排布式:1s22s22p63s33p1
D
D
二、轨道表示式的书写
某同学在学习了电子排布的轨道表示式后,画出了下列四种基态氧原子最外层轨道表示式:
1.判断上述四种基态氧原子轨道表示式的正误,并说明理由。
提示:①错误;理由是违背了洪特规则。②错误;理由是违背了洪特规则。③正确;理由是符合泡利原理、洪特规则和能量最低原理。④错误;理由是违背了能量最低原理。
2.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子?为什么?
提示:A表示的是硼的基态原子;因为B中s轨道中的2个电子自旋平行,违背了泡利原理。
3.为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1?
提示:2s能级的能量高于1s能级,电子应首先占据能量最低的原子轨道,从而使整个基态原子的能量最低,因此氦的电子排布式是1s2,而不是1s12s1。
1.轨道表示式中各符号、数字的含义(以基态Si原子为例)
2.书写轨道表示式的要素
4.基态碳原子的最外能层的各能级中,电子排布的方式正确的是( )
C
5.Fe元素基态原子的核外3d、4s轨道上的轨道表示式正确的是( )
C
6.写出下列基态粒子的价层电子轨道表示式。
(1)Cl-:___________________________________________________________;
(2)Ti:____________________________________________________________;
(3)Mn:_________________________________