1.1.3泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第一章　原子结构与性质 第一节　原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 学习目标 1.理解并掌握基态原子核外电子的排布规则(重点)。 2.能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法(难点)。 2 内容索引 目标一 原子核外电子的排布规则 目标二 核外电子的表示方法 知识回顾 能级 ns np nd nf 轨道数 最多容纳电子数 各能级包含的原子轨道数，最多容纳的电子数？ 1 3 5 7 2 6 10 14 为什么每个轨道最多容纳2个电子？ 1．电子自旋与泡利原理 (1)电子自旋 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。 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“↑和↓”表示自旋相反的电子。 (2)泡利原理 在一个原子轨道里，最多只容纳2个电子，它们的自旋相反。 一、原子核外电子的排布规则 ✪特别提醒： 能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态。 同一原子轨道中两个电子自旋方向相反，所以不存在运动状态完全相同的2个电子。 核外电子的空间运动状态数=原子轨道数 核外电子的运动状态数=电子数 一、原子核外电子的排布规则 (1)轨道表示式(又称电子排布图) 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)。 s p d f ↑↓ ↑↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ × 2.电子排布的轨道表示式 一、原子核外电子的排布规则 (2)表示方法 ——以Si原子为例： 1s 2s 2p 3s 3p 1个原子轨道 能层序数、能级符号 空轨道 单电子 Si： ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1个箭头表示1个电子及其自旋状态(用“↑↓”表示2个自旋相反的电子，称电子对) 能量相同的简并轨道 通常在方框的下方或上方标记能级符号 自旋平行的电子 不同能层及能级中的□要分开，同一能层的相同能级中的□要相连。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 ★注意： 在Si原子中有6个电子对，2个单电子，核外电子有8种空间运动状态，有14种电子运动状态。 一、原子核外电子的排布规则 3．洪特规则 (1)内容 　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。 如基态氧原子的轨道表示式： × × 一、原子核外电子的排布规则 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 24Cr 电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 (2)特例 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ × ★全充满、全空、半充满状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 相对稳定的状态 全充满： 全空： 半充满： p6、d10、f14 p0、d0、f 0 p3、d5、f 7 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 29Cu 电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ × ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 一、原子核外电子的排布规则 结合构造原理分析Fe原子电子排布图，你能有何发现？ 4.能量最低原理 (1)内容： 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。 (2)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。 26Fe ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑↓ 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3p 一、原子核外电子的排布规则 4.能量最低原理 (2)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。 ①相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级。 (如主族元素的基态原子) ②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能。 (如副族元素的基态原子) 一、原子核外电子的排布规则 思考交流 1.为什么基态氮原子的轨道表示式是 　　　　　　　　　　　，而不是 　　　　　　　　　　　？ 根据泡利原理和洪特规则可知，基态氮原子 2s 轨道里的 2个电子应自旋相反，其核外电子在排满 2s轨道后，余下的 3个电子将以自旋平行的方式分别占据2p能级的3个简并轨道。 思考交流 2.指出下列核外电子排布的轨道表示式的书写分别违背了什么原则？ ①2p轨道上有3个电子的原子： ②2p轨道上有2个电子的原子： ③基态P原子：1s22s22p63s233 ④4s轨道上有2个电子的原子： ⑤3d轨道上有8个电子的原子： ①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道上时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行；④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且这2个电子自旋相反。 应用体验 1.(2025·广东期中)下列氮原子的轨道表示式中，能量最低的是 A. B. C. D. √ 应用体验 2.下列说法正确的是 A.基态6C原子的电子排布式为1s22s22，违背了泡利原理 B.基态22Ti原子的轨道表示式： C.电子排布式21Sc：1s22s22p63s23p63d24s1违背了能量最低原理 D.基态23V原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，违背了洪特规则 √ 二、核外电子的表示方法   意义 示例 原子(离子) 结构示意图 S2-： 电子式 硫原子：· 硫离子：]2- 能直观地反映核电荷数、能层及各能层上的电子数 能直观地反映元素原子或离子的最外层电子数 二、核外电子的表示方法   意义 示例 电子排布式 S：1s22s22p63s23p4 Fe2+：1s22s22p63s23p63d6 简化电 子排布式 S：[Ne]3s23p4 Fe2+：[Ar]3d6 价层电 子排布式 S：3s23p4 Fe2+：3d6 能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数 避免电子排布式书写过于复杂 突出化合价与电子排布的关系，能直观地反映参与成键的电子数以及最外层电子数 注意：主族元素原子的价层电子即最外层电子，而副族则不是 二、核外电子的表示方法   意义 示例 轨道表示式 (电子排布图) S：     能直观地反映电子的分布情况和自旋状态 应用体验 钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合金。下列有关22Ti的化学用语错误的是 A.Ti原子的结构示意图： B.基态Ti原子的简化电子排布式：[Ar]3d24s2 C.基态Ti原子的价层电子轨道表示式： D.基态Ti原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d24s2 √ 20 自我测试 1.下列说法不正确的是 A.基态Ge原子的价层电子的轨道表示式为 B.基态Ge原子有2个未成对电子 C.镍元素基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d84s2 D.镍元素基态原子3d能级上的成对电子对数为2 √ 自我测试 2.(2025·吉林松原期末)下列说法错误的是 A.基态Fe原子结构示意图为 ，遵循了构造原理 B.基态碳原子的轨道表示式为 ，违反了泡利原理 C.基态锗原子的电子排布式为[Ar]3d104s25s2，违反了能量最低原理 D.基态铬原子的价层电子排布式为3d44s2，违反了能量最低原理 √ 自我测试 3.(1)Mn元素与O元素中，基态原子核外未成对电子数较多的是　　。  (2)基态Cu原子的价层电子轨道表示式为　　　　 。  (3)Fe3+的价层电子轨道表示式为　　　　　 ，其核外电子有__　　　　种运动状态，　 种空间运动状态。  Mn 23 14 本节内容结束 $