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-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2（人教版，不定项）

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 新课程标准 核心素养 1.了解原子核外电子的运动状态,知道电子云和原子轨道。 2.掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 1.宏观辨识与微观探析:能从原子的微观层面理解原子的组成、结构等,能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法,并能根据电子排布式(图)、结构示意图等推导出对应的原子或离子。 2.证据推理与模型认知:通过原子轨道和电子云模型的学习,全面了解核外电子运动状态的描述方法。 课前预习新知 　 知|识|梳|理 知识点一 电子云与原子轨道 1.概率密度。 用P表示电子在某处出现的概率,V表示该处的体积,则称为概率密度,用ρ表示。 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:用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小,小点越密,表示概率密度越大。 (3)形状。 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。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含原子轨道数目。 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 微思考 1.s能级和p能级的原子轨道存在哪些方面的差异? 提示:轨道形状、数目、最多容纳电子数等不同。 2.不同能层中的s轨道和p轨道电子云轮廓分别相同吗?能量分别相同吗? 提示:电子云轮廓相同(s轨道均为球形,p轨道均为哑铃形);能量不同(能层序数越大,能量越高)。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.电子的运动与行星相似,围绕原子核在固定轨道上高速旋转。 (×) 2.1s的电子云图中一个小点表示一个自由运动的电子。 (×) 3.2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 (×) 4.2px、2py、2pz轨道相互垂直,但能量相等。 (√) 知识点二 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1.电子自旋与泡利原理。 (1)电子自旋。 自旋是微观粒子普遍存在的一种内在属性,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,且自旋相反。 2.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:能量相同的原子轨道。 ②电子对:同一原子轨道中,自旋相反的一对电子。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,又称未成对电子。 ④自旋平行:箭头同向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。 (2)轨道表示式的书写。 ①轨道表示式中一个方框(或圆圈)表示一个原子轨道。不同能级中的“”要相互分开,同一能级中的“”要相互连接。 ②一个箭头表示一个电子,“↑↓”表示电子对,“↑”或“↓”表示单电子。 ③当“”中有2个电子时,它们的自旋必须相反。 3.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,且自旋平行,称为洪特规则。 (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。 相对稳定的状态 如:Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,而不是[Ar]3d44s2。 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)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。 微思考 1.为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1? 提示:氦原子核外有2个电子,根据能量最低原理和泡利原理,基态氦原子的2个电子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s轨道中,且1s轨道和2s轨道能量相差较大,所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。 2.为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2,而不是3d1和3d2。 提示:根据构造原理,3d能级的能量大于4s能级的能量,所以依据能量最低原理,电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1. (×) 2. (×) 3. (×) 4. (√) 课堂互动探究 　 探究一 对原子轨道的理解 1.能层、能级与原子轨道。 2.s能级和p能级原子轨道的比较。 能级 s p 轨道图形 轨道形状 球形 哑铃形 轨道数目 1 3(空间相互垂直)