1.1.4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4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 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等。 核心素养 1.通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。(宏观辨识与微观探析) 2.结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原则建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。(证据推理与模型认知) 新课导入 只有1个最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光谱里呈现双线？ 提出猜想 ：轨道中的单电子可能存在两种不同的运动状态 1925年：“电子自旋”概念的提出 3 一、电子自旋与泡利原理 1、电子自旋 (1)定义 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。 (2)两种取向及表示方法： 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。 ②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，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关。 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。 2、泡利不相容原理 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，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理） 注意： ①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。 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式 2s 2p ↑↓ O 1s ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 二、电子排布的轨道表示式-电子排布的另一种方式 （1）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，在方框的下方或上方标记能级符号。 （2）电子对： 。 （3）单电子对： 。 （4）自旋平行： 。 （5）在氧原子中，有 对电子对，有 个单电子。 （6）在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子 一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子 箭头同向的单电子称为自旋平行 3 2 5 8 （1）洪特规则：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(自旋方向相同)。 三、洪特规则 例1、2p3的电子排布图 怎么填 × × √ 例2：下列基态原子的电子排布式中未成对电子数最多的是： A.1s22s22p63s23p63d64s2 B.1s22s22p63s23p64s1 C.1s22s22p63s23p63d54s1 D.1s22s22p63s23p63d104s1 先占位，后配对，自旋平行 C 4个 1个 6个 1个 三、洪特规则 （2）特例：在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f 14 半充满：p3、d5、f 7 全空：p0、d0、f 0 例3：写出 24Cr、29Cu 两种原子的电子排布式： Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 洪特规则特例 易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 1、下列轨道表示式中，哪个是硼的基态原子 ？为什么？ 2、下列轨道表示式中，哪个是氧的基态原子 ？为什么？ 答案：A。根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。 答案：A。根据洪特规则基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 3、基态碳原子可能的轨道表示式哪个正确呢？ ② C 1s ↑↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ④ C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s √ 4、写出Cr的电子排布式，并画出3d、4s的电子排布图 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 4s 四、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。 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。 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。 能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 1、下列各基态原子的核外电子排布式表示正确的是（ ） A. 钠原子：1s22s22p7 　 B. 铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2 C. 铁原子：1s22s22p63s23p63d8 　　 D. 氪原子：1s22s22p63s23p63d104s24p6 D A、违背了泡利原理，应该是1s22s22p63s1 B、简并轨道在全空、半满、全满时是稳定状态，应该是1s22s22p63s23p63d10 4s1 C、违背了能量最低原理，应该是1s22s22p63s23p63d64s2 小结 原子核外电子排布符合 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 若违背其一，则原子能量不处于最低状态，原子不稳定 （违背能量最低原理） （违背泡利原理） （违背洪特规则） （违背洪特规则） × √ 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 阶层电子排布式 价层电子轨道表示式 1 氢 H 2 氦 He 3 锂 Li 4 铍 Be 5 硼 B 6 碳 C 7 氮 N 1s1 1s1 1s ↑ 1s2 1s2 1s ↑↓ 1s22s1 2s1 2s ↑ 1s22s2 2s2 2s ↑↓ 1s22s22p1 2s22p1 2s ↑↓ 2p ↑ 1s22s22p2 2s22p2 2s ↑↓ 2p ↑ ↑ 1s22s22p3 2s22p3 2s 2p ↑ ↑↓ ↑ ↑ 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 阶层电子排布式 价层电子轨道表示式 8 氧 O 9 氟 F 10 氖 Ne 11 钠 Na 12 镁 Mg 13 铝 Al 14 硅 Si 1s22s22p4 2s22p4 1s22s22p5 2s22p5 1s22s22p6 2s22p6 1s22s22p63s1 3s1 3s ↑ 1s22s22p63s2 3s2 3s ↑↓ 1s22s22p63s23p1 3s23p1 3s ↑↓ 3p ↑ 1s22s22p63s23p2 3s23p2 3s 3p ↑ ↑↓ ↑ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑ ↑ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 阶层电子排布式 价层电子轨道表示式 18 氩 Ar 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 23 钒 V 24 铬 Cr 1s22s22p63s23p6 3s23p6 1s22s22p63s23p64s1 4s1 [Ar]4s2 4s2 [Ar]3d14s2 3d14s2 4s [Ar]3d24s2 3d24s2 [Ar]3d34s2 3d34s2 [Ar]3d54s1 3d54s1 3s ↑↓ 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 4s ↑ 4s ↑↓ 3d ↑↓ ↑ 4s 3d ↑ ↑ 4s 3d ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ 4s 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 阶层电子排布式 价层电子轨道表示式 25 锰 Mn 26 铁 Fe 27 钴 Co 28 镍 Ni 29 铜 Cu 30 锌 Zn [Ar]3d54s2 3d54s2 [Ar]3d64s2 3d64s2 [Ar]3d74s2 3d74s2 [Ar]3d84s2 3d84s2 [Ar]3d104s1 3d104s1 4s 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 4s 3d ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 4s 3d ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ 4s 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ 4s 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ [Ar]3d104s2 3d104s2 4s 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 阶层电子排布式 价层电子轨道表示式 31 嫁 Ga 32 锗 Ge 33 砷 As 36 氪 Kr 37 铷 Rb [Ar]3d104s24p1 4s24p1 [Ar]3d104s24p2 4s24p2 [Ar]3d104s24p3 4s24p3 [Ar]3d104s24p6 4s24p6 [Kr]5s1 5s1 4s 4p ↑ ↑↓ 4s 4p ↑ ↑↓ 4s 4p ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 4s 4p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 5s ↑ 过渡金属阳离子的写法 26Fe： [Ar]3d64s2 26Fe2+： [Ar]3d6 26Fe3+： [Ar]3d5 29Cu： 29Cu+： 29Cu2+： [Ar]3d104s1 [Ar]3d10 [Ar]3d9 30Zn： 30Zn2+： [Ar]3d104s2 [Ar]3d10 总结 原子核外电子的运动状态和排布规律 核外电子的运动状态 核外电子的排布规律 核外电子排布表示方法 能量的量子化 能层 能级 原子轨道 电子自旋 原子结构示意图 构造原理 电子排布式 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 轨道表示式 洪特规则特例 1.为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1？ 2.为什么基态氮原子的电子轨道表示式是 ,而不是 ？ 3.为什么基态钾原子和钙原子的价电子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2 ？ 泡利原理和能量最低原理 洪特规则和能量最低原理 能量最低原理 原子核外电子排布的表示方法 结构(离子)示意图 意义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例   电子 排布式 意义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 实例 K:1s22s22p63s23p64s1 简化 电子 排布式 意义 为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 实例 K:[Ar]4s1 价电子 排布式 意义 主族元素的价层电子指最外层电子,价层电子排布式即外围电子排布式,副族元素还包括次外层的d电子及次次外层的f电子 实例 Al3s23p1;Cu3d104s1 轨道 表示式 意义 每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子 实例 Al 表示方法 原子结构示意图 电子式 电子排布式 简化电子排布式 价电子排布式 电子排布图 价电子排布图 以硫(S)为举例 S：1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 S：3s23p4 基态原子核外电子排布的表示方法 S： ——七图式 1. 下列电子排布式或轨道表示式正确的是（ ） A. C的轨道表示式： B. Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C. N的轨道表示式： D. Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 D D 2. 下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是（ ） A. S B. As C. Mn D. Fe3＋ 解析 各微粒的未成对电子数分别为：S：2个，As：3个，Mn：5个，Fe3＋：5个，但Mn的最外层电子排布式为4s2。 3．(1)砷的元素符号为____，原子中所有电子占据____个能级，共占有____个轨道，核外共有_____个不同运动状态的电子。 (2)元素Ni的名称为____，该元素在周期表的位置为第____周期，第____族。 (3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是__________，该元素基态原子的价层电子轨道表示式为_____________。 (4)第三电子层上有_____个能级，作为内层最多可容纳______个电子，作为最外层时，最多可含有_____个未成对电子。 As 8 18 33 镍 四 Ⅷ 铬（或Cr） 3 18 4 巩固练习： 1.1.4泡利原理、洪特规则、能量最低原理 $