1.1.4泡利原理洪特规则能量最低原理 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 第1节 原子结构 物质的结构 和性质 第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1 新课导入 核外电子的一个空间运动状态称为一个原子轨道. ns、np原子轨道分别为球形和哑铃形且含有的 轨道数目分别为s：1个、p:3个、d：5个、f：7个 ns、np、nd、nf 能级最多能容纳的电子数为1、3、5、7的2倍 从已知的信息中你能得出什么结论？ LOGO 2 思考交流 每个原子轨道最多只能容纳2个电子 这2个电子的运动状态又是什么样呢？为什么一个轨道允许容纳两个电子？ LOGO 3 思考交流 钠的最外层只有一个电子，光谱里呈现两条能量相近的线，氢原子只有一个电子，也出现两条能量相近的线 大胆猜想：一个电子也可能呈现不同的运动状态 LOGO 4 思考交流 斯特恩-盖拉赫实验 只有1个最外层电子的银原子在外加电场里加速飞行通过一个不对称磁场时会分成两束 1925年，乌伦贝克和哥德斯密提出：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋 LOGO 5 战 01 自旋和泡利原理 电子自旋 自旋相反 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. 1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。 LOGO 6 战 01 自旋和泡利原理 泡利原理 在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反。这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理） “不相容”是指同一个原子轨道不能容纳2个自旋取向相同的电子。 (夫妻同住一个房子) 能级 ns np nd nf 原子轨道数 最多容纳电子数 2 6 10 14 1 3 5 7 LOGO 自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性 7 如何表示出电子在轨道中的运动状态呢？ 思考 如：He 1s2 1s 1s 泡利原理 (夫妻同住一个房子) × 电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定 补充 住一个房间：夫妻一男一女× 战 02 轨道表示式 例如 轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式 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（↑↓）表示一种自旋状态电子。 ↑↓ 1s 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ O H ↑ 1s 能级符号 原子轨道 单电子 （未成对电子） “↑↓”代表自旋相反的电子对 能量相同的原子轨道（简并轨道） 自旋平行 方框的上方或下方写：能级符号 LOGO 方框的上方或下方写：能级符号 有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同 9 课堂练习：请画出铝原子的轨道表示式 铝原子外层有 个电子对，有 个单电子。 电子有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 13 1 7 6 注意： ①电子的空间运动状态指的是原子轨道 ②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 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 原子轨道数 电子数 空间运动状态=原子轨道数 运动状态=电子数 52% 45% 39% 70% 03 洪特规则 洪特规则 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 2p3的电子排布为 不能为 2p4的电子排布为 不能为 ↑↓ ↑ ↓ 2p ↑↓ ↑↓ 2p 使用范围 2、洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子 填入能量不同的轨道 1、洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子 女士优先 LOGO 自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行 11 思考 讨论 1、利用泡利原理写出基态碳原子的可能轨道排布式 C: ↑↓ 1s 2s 2p ↑↓ ↑ ↑ C: ↑↓ 1s 2s 2p ↑↓ ↑ C: ↓ 有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 4 6 轨道数 电子数 √ LOGO 12 练习：请写出以下元素原子的轨道表示式。 1s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p N 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p O 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p F 52% 39% 70% 洪特规则特例 相对稳定的状态 全充满： p6、d10、f14 半充满：p3、d5、f7 全空： p