第一章 第一节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评（人教版）

第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 [课标解读]　1.认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。2.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号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。 知识点一　泡利原理　轨道表示式 1．电子自旋与泡利原理 (1)电子的自旋状态 电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋状态相反的电子。 (2)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，而且它们的自旋状态相反。 2．电子排布的轨道表示式(又称电子排布图) (1)几组相关概念 基态氧原子的轨道表示式如下： 依据上面的轨道表示式可知： 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在基态氧原子中，有3对电子对，有2个单电子，有2个自旋平行的2p电子。有5种空间运动状态，有8种运动状态不同的电子。 (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。如基态碳原子的轨道表示式为 。 　下列轨道表示式不符合泡利原理的是(　　) [解析]　2p能级的一个原子轨道中容纳的两个电子自旋平行，不符合泡利原理，故选C。 [答案]　C [跟踪训练1]　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 答案：D 知识点二　洪特规则　能量最低原理 1．洪特规则 (1)洪特规则 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)洪特规则特例 在能量相同的轨道(同一能级)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高的稳定性。 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写成1s22s22p63s23p63d44s2；29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，易错写为[Ar]3d94s2。 2．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。 [拓一拓]　能量最低原理的理解 [链一链]　教材P16《思考与讨论》 下面是四种基态氮原子的电子排布图，请你分析分别违背了哪项排布规则。 (a)违背了______________；(b)违背了______________；(c)违背了________________；(d)违背了______________。 提示：泡利原理　能量最低原理　洪特规则　洪特规则 [拓一拓]　书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写 　下列说法错误的是(　　) A．电子排布(23V)1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则 B．违反了泡利原理 C．原子核外电子排布遵循“使整个原子处于能量最低的状态”总原则 D．同一原子中，2p、3d、4f能级的轨道数依次增多 [解析]　A．电子排布(23V)1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理，故A错误；B．根据泡利原理，每个轨道最多容纳两个电子，且自旋方向相反，违反了泡利原理，故B正确；C．原子核外电子排布遵循“使整个原子处于能量最低的状态”总原则，故C正确；D．同一原子中，2p轨道有3个，3d轨道有5个，4f轨道有7个，轨道数依次增多，故D正确。 [答案]　A [拓展探究]　把基态15P的电子排布式写成了1s22s22p63s23p3p，对吗？为什么？ 提示：不对。根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，正确的电子排布式是1s22s22p63s23p3p3p。 [规律方法]　原子核外电子排布的“两原理一规则” 能量最低原理 原子核外电子先占有能量最低的原子轨道 泡利原理 每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋相反的电子 洪特规则 原子核外电子在简并轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋平行 理解核外电子排布的“两原理一规则”是解决此类问题的前提，基本方法是依据构造原理先写出基态原子或离子的