1.1.2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

泡利原理、洪特规则、能量最低原理 温故知新 在学习构造原理时，我们说它是一条以“以光谱学事实为基础”，总结归纳出的规律。那这个填充顺序的背后是否有原因呢？ 在学习洪特规则时，你是否思考过为什么电子在可选择的情况下要优先占据不同的轨道，而不是待在一起呢？ 电子分占轨道时，为什么要保持自旋平行？ 电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫__________。 自旋 1.电子自旋和泡利原理 1）自旋 在一个原子轨道里：最多只能容纳______个电子，它们的自旋________ 2 相反 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 填多少 2）泡利原理 这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。 H 1s1 O 1s22s22p4 H 原子轨道 简并轨道：能量相同的原子轨道 电子对 单电子(未成对电子) 自旋平行 能级符号 轨道表示式（电子排布图）：是表述电子排布的一种图示。 2.电子排布的轨道表示式 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 同一个原子轨道 只有一个电子 2 1 B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 电子对 自旋方向相反的一对电子 单电子 B 原子中: 有 对电子对，有 个单电子。 2.电子排布的轨道表示式 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 自旋平行 箭头同向的单电子称为自旋平行 简并轨道 能量相同的原子轨道 怎么填 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。 (能量相同的原子轨道) （自旋方向相同） 2p3的电子排布图 √ 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 3.洪特规则 洪特规则特例* 光谱实验发现 能量相同的简并轨道在______、_____和_______条件时，体系能量较低，原子较稳定。 全满 半满 全空 3d 4s ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 半充满状态 怎么填 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 3.洪特规则 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 全充满状态 Cu 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 4.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，这就是能量最低原理。 能量越低越稳定，它是自然界的一个普遍规律。 基态是能量最低的状态，所以基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道原子轨道组合。 （1）运用能量最低原理，说明构造原理的填充顺序是1s、2s、2p、3s、3p 【深度思考】 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 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。 相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低，1s、2s、2p、3s、3p依次填入电子即遵循该规律。 （2）运用能量最低原理，说明构造原理的填充顺序是3p、4s、3d、4p…… 【深度思考】 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥而使整个原子能量最低。 若3p填满6个电子后，再进入的电子填入3d能级，此时第三能层电子数超过8个，电子彼此间的排斥加剧，致使整个原子能量升高。为了降低整体能量，会优先在4s上排布。4s排满后，不会进入4p而进入3d，因为4p轨道的能量比3d高，相差较大。 （3）运用能量最低原理，说明洪特规则中在简并轨道上填充电子为何优先分占不同轨道，而不是成对。 【深度思考】 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 简并轨道本身是能量相等的轨道，但是由于电子是带负电的粒子，两个电子进入同一个轨道时，它们在空间上彼此靠近，相互的排斥使得整个原子的能量升高了一部分。而在分占不同轨道的情况下，这种排斥得到了有效缓解，故能量更低。所以电子在可选的情况下会优先分占不同轨道。 **自旋平行是通过量子力学的计算得到的“交换能”进行说明的，不作要求 （4）在学习构造原理时，Cr和Cu的电子排布式没有严格遵循构造原理。Cr的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而非1s22s22p63s23p63d44s2 Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1而非1s22s22p63s23p63d94s2 【深度思考】 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 请依据电子排布式，结合洪特规则写出Cr和Cu的价电子的轨道表示式 Cu和Cr的价电子是3d和4s的全部电子 五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 Cr和Cu的价电子轨道表示式 Cr Cu 在Cr和Cu的电子排布中，4s轨道只填充了一个