第一章 第一节 第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1 通过之前的学习，我们知道一个原子轨道最多可以容纳两个电子，且这两个电子的空间运动状态是相同的。 那么，为什么一个轨道可以容纳两个电子呢？这两个电子的运动状态完全相同吗？ 2 PART 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 3 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 1.电子自旋 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，叫做自旋。 斯特恩-盖拉赫实验 自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，最早通过斯特恩-盖拉赫在实验中证实。 4 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 1.电子自旋 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(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。 注意： ①电子的运动状态包括空间运动状态和自旋两个方面； ②任何原子中都不可能有两个运动状态完全相同的电子。 5 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 1.电子自旋 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(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。 电子的运动状态种数=电子数 电子的空间运动状态种数=电子所占轨道数 6 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 2.泡利原理 1925年，泡利正式提出，在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反，这个原理被称为泡利原理，又称泡利不相容原理。 泡利 我们之前学习了用电子排布式表示电子在能级中的排布，那么电子在原子轨道中的排布，以及电子的自旋应该如何表示呢？ 7 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 3.电子排布的轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下： 书写要点: ①用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连； 8 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 3.电子排布的轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下： 书写要点: ②各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列，且在方框的上方或下方用能级符号表示轨道所属能级； 9 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 3.电子排布的轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下： 书写要点: ③用箭头表示处于特定自旋方向的电子。 ④画出的能级可以上下错落，以表达能量高低不同。 10 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 3.电子排布的轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下： 电子对 单电子 （未成对电子） 箭头同向的单电子称自旋平行 11 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、电子自旋与泡利原理 3.电子排布的轨道表示式 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下： 思考：氧的基态原子的轨道表示式是否有其他的画法？ 12 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 二、洪特规则 1925年，洪特在诠释复杂原子光谱时，得出了判断基态原子光谱项三条经验规律，后人归并简化成一条：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，称为洪特规则。 1.内容 如图所示的两种氧原子的轨道表示式违背了洪特规则，因而是错误的。 13 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 二、洪特规则 2.注意 ①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 例1.写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。 ②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 14 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 三、能量最低原理 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。 1.能量最低原理 实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子排斥能，进而使原子整体能量最低。 15 01 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 三、能量最低原理 当简并轨道上的电子排布为全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量和较高的稳定性，这就是洪特规则的特例。 2.洪特规则的特例 如Cr和Cu的价层电子排布： Cr: