1.1.4泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

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 人教版选择性必修2 教学引入：艺术盛宴《原子轨道》 学习目标 认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能写出1~36号元素基态原子的轨道表示式，初步学会运用模型解决实际问题。 重点: 泡利原理和洪特规则。 难点: 1~36号元素基态原子的轨道表示式、价电子轨道表示式。 重难点 阅读课本12-16页，思考一下问题。 1.什么是电子自旋、泡利原理、洪特规则？ 2.什么是电子的轨道表示式？画出H、O原子的轨道表示式。 3.什么是能量最低原理？ 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 1 3 5 7 单轨道容纳电子数 2 2 2 2 每个原子轨道中最多可容纳两个电子。 【思考･讨论】 一、自旋和泡利原理 那么，为什么一个轨道可以容纳2个电子呢？这两个电子的运动状态有什么差异呢？ 一、自旋和泡利原理 1925年，两个荷兰年轻人提出：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。 1. 自旋 电子自旋——资料卡片 钠原子光谱实验 斯特恩-盖拉赫实验 只有1个最外层电子的碱金属原子光谱会在光谱里呈现双线 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 一、自旋和泡利原理 2. 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） 思考: 一个原子中能否存在运动状态完全相同的2个电子？ 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，不存在运动状态完全相同的2个电子。 核外电子运动状态数 = 核外电子数 思考：基态氧原子核外有几个运动状态？有几种空间运动状态？ 8 5 二、电子排布的轨道表示式（电子排布图） 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式。 例： “↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或称未成对电子）。 箭头同向的单电子称自旋平行。 书写方法： 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（↑或↓）表示一种自旋状态电子；通常应在方框下方或上方标记能级符号。 注：有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 思考：基态氧原子有几个自旋平行的2p电子？ 2 三、洪特规则 定义： 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。 45% 39% 70% 例：2p3的轨道表示式为 不能为 2p4的的轨道表示式为 不能为 ↑↓ ↓ ↓ ↑↓ ↑↓ 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 洪特 2p 2p 课堂检测 1.请写出以下元素基态原子的轨道表示式。 1s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p N 1s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p F 1.A 2.A 3.Si原子中轨道表示式： ，有 对电子对，有 个单电子，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子（与电子数相同）。 4. 21Sc 价层电子的轨道表示式： ， 30Zn2+价层电子的轨道表示式： ， 35Br-价层电子的轨道表示式： ， 2. 洪特规则特例 简并轨道全充满、半充满或全空状态是能量较低的稳定状态。 相对稳定的状态 全充满： p6、d10、f14 半充满：p3、d5、f7 全空： p0、d0、f0 例：24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1， 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 其价电子的轨道表示式： 。 其价电子的轨道表示式： 。 四、能量最低原理 定义： 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。 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。 注意：1、相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主族元素的基态原子。 2、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的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。 不满足能量最低原理 不满足洪特规则 不满足泡利原理 注：基态原子的核外电子排布要遵循泡利原理，洪特规则，能量最低原理。 Cr、Cu的电子排布式符合能量最低原理。 具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　) A．两种原子的电子层上全部都是s电子 B． 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子 C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子 D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子 典例1． 【答案】B　 课堂练习 教学过程 下列有关电子排布图的表述不正确的是(　　) 典例2． 【答案】D　 (1)X元素是非金属元素，其原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，则该原 子的核外电子排布式为 。 (2)某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为________，该元素原子的d轨道上的未成对电子有__________个。 (3)某元素的基态原子失去3个电子后，它的3d轨道上的电子恰好半满，则该元素的原子序数为__________，其＋3价离子的电子排布式为__________。 典例3． 【答案】　(1)1s22s22p63s23p3　(2)26　4　(3)26　1s22s22p63s23p63d5 课堂练习 电子排布的轨道表示式(电子排布图) 核外电子在原子轨道中的排布规律 排布规律一：泡利原理 排布规律二：洪特规则 排布规律三：能量最低原理 简并轨道 电子对 单电子 自旋平行 用方框表示原子轨道，在方框的下方用能级符号表示轨道所属能级 课堂小结 Lavf58.20.100 $$