1.1.3 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 课时3 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 回顾每个能级的原子轨道数和最多可容纳的电子数，不难发现每个原子轨道中最多可容纳两个电子。那么，这两个电子的运动状态有什么差异呢？ 在斯特恩-盖拉赫实验中，发现银原子束(最外层只有一个电子)经过不均匀磁场时会产生偏转，并最终在屏幕的垂直方向上形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。 课堂导入 课堂学习 自旋：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋，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。 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。 电子自旋与泡利原理 泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理也被称为泡利不相容原理。 1925年，两个物理研究生提出电子自旋的概念，认为契合了天才泡利的预测，于是就写了一页论文。没想到的是，这个违背了爱因斯坦相对论的理论竟然还是对的，他们分别叫乌仑贝克(左)和高斯密特(右)。 课堂学习 在学习了泡利原理之后，我们知道了电子的运动状态，便可以利用轨道表示式表述电子的排布情况。 电子排布的轨道表示式 轨道表示式：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，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。 简并轨道：能量相同的原子轨道； 电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子； 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； 自旋平行(反平行)：箭头同向(反向)的单电子称为自旋平行(反平行)。 课堂学习 硅原子中有几对电子对，几个单电子，电子的空间运动状态和运动状态又有几种？ 电子排布的轨道表示式 铝原子中有6对电子对，有2个单电子，有8种空间运动状态，有14种运动状态不同的电子。 空间运动状态：只考虑能层、能级和原子轨道三个方面，同一原子轨道内的电子空间运动状态相同，因此与电子占据原子轨道数相等； 运动状态：需要考虑能层、能级、原子轨道和自旋方向四个方面，因此与电子数相等。 课堂学习 电子排布的轨道表示式 结合铝原子的轨道表示式，你觉得如何书写电子排布的轨道表示式，电子排布式与轨道表示式又有什么区别？ 用□或○代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连； 不同能级中的□或○要相互分开，同一能级中的□或○要相互连接； 通常在方框下方或者上方标记能级符号； 整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致； 箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，“↓↑”称电子对，“↓”或“↑”表示单电子，箭头同向，自旋平行，箭头相反，自旋相反。 电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而轨道表示式(也称电子排布图)还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。 课堂学习 观察硅原子的轨道表示式，除了泡利原理，你还能发现什么排布规律？ 洪特规则：基态原子(基态离子)中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 洪特规则的特例： 当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系具有较低的能量和较强的稳定性。 例如24Cr的电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1为半满状态，而29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。 洪特规则 课堂学习 能量最低原理 根据洪特规则的特例，我们还能发现什么规律？ 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。 影响因素：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。 补充条件：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，例如所有副族的基态原子。 至此我们知道了基态原子核外电子排布遵循的原理有泡利原理、洪特规则和能量最低原理，若是违背其中一条规则，则原子能量便不会处于最低状态，即原子不稳定。 下列有关核外电子排布的式子不正确的是 ( ) A. 24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 B. K的简化电子排布式：[Ar]4s1 C. N原子的电子排布图： D. S原子的电子排布图： 课堂巩固 D 下列说法错误的是 ( ) A.