1.1.3 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 课件 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.3 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 课件 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 16:51:58 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
第一节 原子结构
第五课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
一、基态原子的核外电子排布原则
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：
电子自旋可以比喻成地球的自转。
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向。
常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。
注：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。
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
能级 s p d f
原子轨道数 1 3 5 7
最多容纳电子数
2 6 10 14
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）。如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。
填多少
2.泡利原理
能层（n） 1 2 3 4 5 符号 K L M N O 能级 s s p s p d s p d f s p d f g
轨道 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3 5 7 9
轨道容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 14 18
最多容纳电子数 2 8 18 32 50 原子核外电子的排布
(1)轨道表示式又称电子排布图,是表述电子排布的一种图式,如氢原子、氧原子的基态原子的轨道表示式分别为:
其中方框(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.
能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。
3.电子排布的轨道表示式-----电子排布的另一种方式
(2)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)。如基态氧原子有2个未成对电子。
(3)箭头同向的单电子称自旋平行,如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。
(4)通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落,以表达能量高低不同。
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：
一个原子轨道中只有一个电子，即未成对电子
以铝原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义：
铝原子外层成对电子对的数目为6,有一个单电子。
↑↓
Li
Be
B
C
↑↓
1s
2s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
2p
1s
2s
N
O
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
↓
2p
F
Ne
↑
↑
↑
↓
↓
↑↓
1s
2s
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
↑
↑
↑
↓
↓
↓
↑↓
第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）
基态原子中,填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占,且自旋平行（自旋方向相同）,称为洪特规则。它不仅适用于基态原子,也适用于基态离子。
4.洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。
C ：1s2 2s22p2
√
洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的, 并不适用于电子填入能量不同的轨道。
如2p3的电子排布图为 ,不能表示为 。
怎么填
有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。
因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
半充满:p3、d5、f7
全空:p0、d0、f0
洪特规则特例
洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定
当原子轨道为全空、半充满或全充满时，这些状态下总的电子云的分布是空间对称的，原子体系的能量低，原子的电子排布最稳定。 对基态原子的电子进行排布时，首先确定核外电子数目，再由构造原理从1s能级开始排布，每个轨道只能排布2个自旋方向相反的电子，当最后排布的能级中出现能量相同的轨道时，最后几个电子的排布要符合洪特规则，遇到24号、29号等特殊情况的元素，要考虑半充满、全充满等因素，使整个原子体系的能量最低。
练习：写出 24Cr 29Cu 电子排布式
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
洪特规则特例：
当轨道被电子半充满或全充满或全空时最稳定，即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定。
5.能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能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。
多电子原子在基态时原子核外电子优先占有能量最低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。整个原子的能量有核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定.
－－自然界的普适规律
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)。
铁原子的电子排布图
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
↑
洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
例1 写出5、6、7、8、9号元素的核外电子排布式。并记住各主族元素最外层电子排布式的特点(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道)。
[答案]
B:1s22s22p1 成对电子对的数目:2 未成对电子数:1 未成对电子占据的轨道:2p
C:1s22s22p2 成对电子对的数目:2 未成对电子数:2 未成对电子占据的轨道:2p
N:1s22s22p3 成对电子对的数目:2 未成对电子数:3 未成对电子占据的轨道:2p
O:1s22s22p4 成对电子对的数目:3 未成对电子数:2 未成对电子占据的轨道:2p
F:1s22s22p5 成对电子对的数目:4 未成对电子数:1 未成对电子占据的轨道:2p
例2 下列叙述正确的是( )
A.[Ar]3d64s2是基态铁原子的电子排布
B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5
C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2
D.氮原子的电子排布图是
A
[解析] B项,书写电子排布式,不能按填充顺序书写,而应按照能层从左到右书写;
C项,d轨道应是全充满时稳定;
D项违反了洪特规则。
(1)核外电子排布所遵循的规律
①能量最低原理: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泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋相反。
③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。
基态原子核外电子排布的规则
(2)构造原理中的“能级交错”现象。
从构造原理示意图可以看出,从第三能层就会出现能级交错现象,这是因为3d能级的能量高于4s能级。按能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能级交错,在次外层未达最大容量之前,已出现了最外层,而且最外层未达最大容量时,又进行次外层电子的填充,所以原子最外层和次外层电子数常常达不到最大容量。
(3)洪特规则特例。
有少数元素基态原子的电子排布对于排布原则有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时,体系能量较低,原子较稳定。
如:Cr1s22s22p63s23p63d44s2(错误);实际为1s22s22p63s23p63d54s1
Cu1s22s22p63s23p63d94s2(错误);实际为1s22s22p63s23p63d104s1
原子的电子式、原子结构示意图、核外电子排布式、电子排布图（轨道表示式）
电子排布图轨道表示式
电子排布式
原子结构示意图
电子式
↑
↑
1s
2s
2p
↑
↓
↑
↓
1s22s22p2
+6
2 4
C
·
·
·
·
以C为例:
简化电子排布式
[He]2s22p2
能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。
能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
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
原子核外电子排布遵循的原理和规则
原子核外电子排布的表示式
能量最低原则
泡利不相容原理
洪特规则
电子排布式、价电子排布式
电子排布图
原子结构示意图
全满、半满、全空相对稳定
课堂小结
1～36号元素核外电子排布的特殊性
(1)最外层只有1个未成对电子的元素：ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)，ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)，ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)；最外层有2个未成对电子的元素：ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)，ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)；最外层有3个未成对电子的元素：ⅤA族(ns2np3：N、P、As)。(2)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。
×
√
×
×
×
×
×
2.下列离子中d轨道达半充满状态的是( )
A.Cr3+ B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+
D
[解析] Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,d轨道不是半充满状态,故A错误;
Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,d轨道处于全满状态,故B错误;
Co3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,d轨道不是半充满状态,故C错误;
Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,d轨道达半充满状态,故D正确。
3.氧离子中电子的运动状态有( )
A.3种 B.8种 C.10种 D.12种
C
[解析] 氧离子核外电子排布为1s22s22p6,原(离)子核外没有两个运动状态完全相同的电子,有几个电子就有几种运动状态,氧离子核外有10个电子,所以有10种不同运动状态的电子。
4.下列有关碳原子的电子排布图中,能量最低的是( )
A.
B.
C.
D.
D
[解析] 根据洪特规则,原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同,这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子占据在同一个轨道上,B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反,均违背洪特规则,只有D中的排布符合洪特规则,能量最低。
5.下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是( )
A.在同一原子中,2p、3p、4p……能级的电子轨道数依次增多
B.在同一能级上运动的电子,其能量一定相同
C.在同一能级上运动的电子,其运动状态有可能相同
D.在同一原子中,1s、2s、3s、4s……能级的原子轨道的平均半径相同
B
[解析] 在同一原子中,任一能层的p能级都有三个互相垂直的原子轨道,A项错误;
决定电子能量的是能层和能级,也就是说,处于同一能层相同能级上的电子,即使处在不同的原子轨道上,其能量也是相同的,B项正确;
6.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中,错误的是( )
A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2
C. D.
C
[解析] A、B两项是电子排布式,C、D两项是电子排布图,其中C项违背了洪特规则,故错误。
7.下列原子的价电子轨道表示式正确的是( )
B
8.(1)写出砷的元素符号 ,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)写出元素Ni的名称 ,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
3
解析:(1)砷的元素符号为As,是第33号元素,核外有33个不同运动状态的电子,其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3,电子占据8个能级,共占有18个原子轨道。(2)镍的元素符号为Ni,在周期表中的第四周期第Ⅷ族。(3)第四周期元素中,外围电子排布为ndxnsy,且能级处于半满稳定状态时含有的未成对电子数最多,即外围电子排布为3d54s1的元素铬含有的未成对电子数最多,其基态原子的价电子轨道表示式为 。
(4)第三电子层有3s、3p、3d三个不同的能级,由于每个电子层最多容纳2n2个电子,故当第三电子层作为内层时,最多可容纳18个电子,作为最外层时,当3p能级中填充3个电子时未成对电子最多,即最多有3个未成对电子。
9.(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断,哪些违反了泡利原理 ,哪些违反了洪特规则 。
③
[解析] 同一轨道中不应有自旋状态相同的电子,③违反了泡利原理;②中单电子自旋状态应相同,④中5个电子应分占5个轨道,⑥中单电子自旋状态应相同,所以②④⑥违反了洪特规则。
②④⑥
(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为
;其最高价氧化物对应水化物的化学式是 。
(3)将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列。
①2s ②3d ③4s ④3s ⑤4p ⑥3p
轨道能量由低到高排列顺序是 (填序号)。
1s22s22p63s23p4
[解析] (2)3p能量小于3d,激发态为1s22s22p63s13p33d2,基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16,其质子数也为16,该元素为硫元素,其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。
H2SO4
①④⑥③②⑤
11.(1)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)基态Ge原子有 个未成对电子。
(3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为 。
(4)基态Fe原子有 个未成对电子。
(5)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。
(6)Cu的价层电子排布图为 。
Mn
2
2
4
N
球形
规律总结 1~36号元素中原子核外电子排布的特殊性。
(1)最外层只有一个未成对电子的元素:
①第ⅠA族(ns1:H、Li、Na、K),
②第ⅢA族(ns2np1:B、Al、Ga),
③第ⅦA族(ns2np5:F、Cl、Br),
④Cr(3d54s1)和Cu(3d104s1)。
(2)最外层有2个未成对电子的元素:
①第ⅣA族(ns2np2:C、Si、Ge),
②第ⅥA族(ns2np4:O、S、Se)。
(3)最外层有3个未成对电子的元素:
第ⅤA族(ns2np3:N、P、As)。
(4)3d能级半充满的元素:Cr3d54s1;Mn3d54s2。
第一节 原子结构
第五课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
一、基态原子的核外电子排布原则
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：
电子自旋可以比喻成地球的自转。
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向。
常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。
注：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。
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
能级 s p d f
原子轨道数 1 3 5 7
最多容纳电子数
2 6 10 14
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）。如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。
填多少
2.泡利原理
能层（n） 1 2 3 4 5 符号 K L M N O 能级 s s p s p d s p d f s p d f g
轨道 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 3 5 7 9
轨道容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 14 18
最多容纳电子数 2 8 18 32 50 原子核外电子的排布
(1)轨道表示式又称电子排布图,是表述电子排布的一种图式,如氢原子、氧原子的基态原子的轨道表示式分别为:
其中方框(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.
能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。
3.电子排布的轨道表示式-----电子排布的另一种方式
(2)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)。如基态氧原子有2个未成对电子。
(3)箭头同向的单电子称自旋平行,如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。
(4)通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落,以表达能量高低不同。
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：
一个原子轨道中只有一个电子，即未成对电子
以铝原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义：
铝原子外层成对电子对的数目为6,有一个单电子。
↑↓
Li
Be
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第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）
基态原子中,填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占,且自旋平行（自旋方向相同）,称为洪特规则。它不仅适用于基态原子,也适用于基态离子。
4.洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。
C ：1s2 2s22p2
√
洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的, 并不适用于电子填入能量不同的轨道。
如2p3的电子排布图为 ,不能表示为 。
怎么填
有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。
因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
半充满:p3、d5、f7
全空:p0、d0、f0
洪特规则特例
洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定
当原子轨道为全空、半充满或全充满时，这些状态下总的电子云的分布是空间对称的，原子体系的能量低，原子的电子排布最稳定。 对基态原子的电子进行排布时，首先确定核外电子数目，再由构造原理从1s能级开始排布，每个轨道只能排布2个自旋方向相反的电子，当最后排布的能级中出现能量相同的轨道时，最后几个电子的排布要符合洪特规则，遇到24号、29号等特殊情况的元素，要考虑半充满、全充满等因素，使整个原子体系的能量最低。
练习：写出 24Cr 29Cu 电子排布式
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
洪特规则特例：
当轨道被电子半充满或全充满或全空时最稳定，即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定。
5.能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能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。
多电子原子在基态时原子核外电子优先占有能量最低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。整个原子的能量有核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定.
－－自然界的普适规律
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)。
铁原子的电子排布图
↑↓
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洪特规则
泡利原理
能量最低原理
1s
2s
2p
3p
3d
3s
4s
例1 写出5、6、7、8、9号元素的核外电子排布式。并记住各主族元素最外层电子排布式的特点(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道)。
[答案]
B:1s22s22p1 成对电子对的数目:2 未成对电子数:1 未成对电子占据的轨道:2p
C:1s22s22p2 成对电子对的数目:2 未成对电子数:2 未成对电子占据的轨道:2p
N:1s22s22p3 成对电子对的数目:2 未成对电子数:3 未成对电子占据的轨道:2p
O:1s22s22p4 成对电子对的数目:3 未成对电子数:2 未成对电子占据的轨道:2p
F:1s22s22p5 成对电子对的数目:4 未成对电子数:1 未成对电子占据的轨道:2p
例2 下列叙述正确的是( )
A.[Ar]3d64s2是基态铁原子的电子排布
B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5
C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2
D.氮原子的电子排布图是
A
[解析] B项,书写电子排布式,不能按填充顺序书写,而应按照能层从左到右书写;
C项,d轨道应是全充满时稳定;
D项违反了洪特规则。
(1)核外电子排布所遵循的规律
①能量最低原理: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泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋相反。
③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。
基态原子核外电子排布的规则
(2)构造原理中的“能级交错”现象。
从构造原理示意图可以看出,从第三能层就会出现能级交错现象,这是因为3d能级的能量高于4s能级。按能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能级交错,在次外层未达最大容量之前,已出现了最外层,而且最外层未达最大容量时,又进行次外层电子的填充,所以原子最外层和次外层电子数常常达不到最大容量。
(3)洪特规则特例。
有少数元素基态原子的电子排布对于排布原则有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时,体系能量较低,原子较稳定。
如:Cr1s22s22p63s23p63d44s2(错误);实际为1s22s22p63s23p63d54s1
Cu1s22s22p63s23p63d94s2(错误);实际为1s22s22p63s23p63d104s1
原子的电子式、原子结构示意图、核外电子排布式、电子排布图（轨道表示式）
电子排布图轨道表示式
电子排布式
原子结构示意图
电子式
↑
↑
1s
2s
2p
↑
↓
↑
↓
1s22s22p2
+6
2 4
C
·
·
·
·
以C为例:
简化电子排布式
[He]2s22p2
能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。
能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
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
原子核外电子排布遵循的原理和规则
原子核外电子排布的表示式
能量最低原则
泡利不相容原理
洪特规则
电子排布式、价电子排布式
电子排布图
原子结构示意图
全满、半满、全空相对稳定
课堂小结
1～36号元素核外电子排布的特殊性
(1)最外层只有1个未成对电子的元素：ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)，ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)，ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)；最外层有2个未成对电子的元素：ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)，ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)；最外层有3个未成对电子的元素：ⅤA族(ns2np3：N、P、As)。(2)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。
×
√
×
×
×
×
×
2.下列离子中d轨道达半充满状态的是( )
A.Cr3+ B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+
D
[解析] Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,d轨道不是半充满状态,故A错误;
Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,d轨道处于全满状态,故B错误;
Co3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,d轨道不是半充满状态,故C错误;
Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,d轨道达半充满状态,故D正确。
3.氧离子中电子的运动状态有( )
A.3种 B.8种 C.10种 D.12种
C
[解析] 氧离子核外电子排布为1s22s22p6,原(离)子核外没有两个运动状态完全相同的电子,有几个电子就有几种运动状态,氧离子核外有10个电子,所以有10种不同运动状态的电子。
4.下列有关碳原子的电子排布图中,能量最低的是( )
A.
B.
C.
D.
D
[解析] 根据洪特规则,原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同,这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子占据在同一个轨道上,B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反,均违背洪特规则,只有D中的排布符合洪特规则,能量最低。
5.下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是( )
A.在同一原子中,2p、3p、4p……能级的电子轨道数依次增多
B.在同一能级上运动的电子,其能量一定相同
C.在同一能级上运动的电子,其运动状态有可能相同
D.在同一原子中,1s、2s、3s、4s……能级的原子轨道的平均半径相同
B
[解析] 在同一原子中,任一能层的p能级都有三个互相垂直的原子轨道,A项错误;
决定电子能量的是能层和能级,也就是说,处于同一能层相同能级上的电子,即使处在不同的原子轨道上,其能量也是相同的,B项正确;
6.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中,错误的是( )
A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2
C. D.
C
[解析] A、B两项是电子排布式,C、D两项是电子排布图,其中C项违背了洪特规则,故错误。
7.下列原子的价电子轨道表示式正确的是( )
B
8.(1)写出砷的元素符号 ,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)写出元素Ni的名称 ,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
3
解析:(1)砷的元素符号为As,是第33号元素,核外有33个不同运动状态的电子,其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3,电子占据8个能级,共占有18个原子轨道。(2)镍的元素符号为Ni,在周期表中的第四周期第Ⅷ族。(3)第四周期元素中,外围电子排布为ndxnsy,且能级处于半满稳定状态时含有的未成对电子数最多,即外围电子排布为3d54s1的元素铬含有的未成对电子数最多,其基态原子的价电子轨道表示式为 。
(4)第三电子层有3s、3p、3d三个不同的能级,由于每个电子层最多容纳2n2个电子,故当第三电子层作为内层时,最多可容纳18个电子,作为最外层时,当3p能级中填充3个电子时未成对电子最多,即最多有3个未成对电子。
9.(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断,哪些违反了泡利原理 ,哪些违反了洪特规则 。
③
[解析] 同一轨道中不应有自旋状态相同的电子,③违反了泡利原理;②中单电子自旋状态应相同,④中5个电子应分占5个轨道,⑥中单电子自旋状态应相同,所以②④⑥违反了洪特规则。
②④⑥
(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为
;其最高价氧化物对应水化物的化学式是 。
(3)将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列。
①2s ②3d ③4s ④3s ⑤4p ⑥3p
轨道能量由低到高排列顺序是 (填序号)。
1s22s22p63s23p4
[解析] (2)3p能量小于3d,激发态为1s22s22p63s13p33d2,基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16,其质子数也为16,该元素为硫元素,其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。
H2SO4
①④⑥③②⑤
11.(1)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)基态Ge原子有 个未成对电子。
(3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为 。
(4)基态Fe原子有 个未成对电子。
(5)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。
(6)Cu的价层电子排布图为 。
Mn
2
2
4
N
球形
规律总结 1~36号元素中原子核外电子排布的特殊性。
(1)最外层只有一个未成对电子的元素:
①第ⅠA族(ns1:H、Li、Na、K),
②第ⅢA族(ns2np1:B、Al、Ga),
③第ⅦA族(ns2np5:F、Cl、Br),
④Cr(3d54s1)和Cu(3d104s1)。
(2)最外层有2个未成对电子的元素:
①第ⅣA族(ns2np2:C、Si、Ge),
②第ⅥA族(ns2np4:O、S、Se)。
(3)最外层有3个未成对电子的元素:
第ⅤA族(ns2np3:N、P、As)。
(4)3d能级半充满的元素:Cr3d54s1;Mn3d54s2。