1.1《原子结构》（第3课时）课件(共22张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.1《原子结构》（第3课时）课件(共22张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-23 06:51:11 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
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
选修二
原子结构与性质
核心素养
能从原子微观层面理解原子的组成、结构等。能根据核外电子的三
条规则熟知核外电子排布的表示方法。
能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。
#0070C0
#00B0F0
资料卡片-电子自旋
钠原子光谱实验
斯特恩-盖拉赫实验
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
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
#0070C0
#00B0F0
一、泡利原理
电子自旋
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。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。
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反。
核外电子在原子轨道中的排布规律I——泡利原理
补充说明
自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性
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；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
一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
#0070C0
#00B0F0
一、泡利原理
思考
核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？
轨道表示式（又称电子排布图）
如基态Al原子轨道表示式：
Al 1s22s22p63s23p1
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，而轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。
基态Al原子的电子排布式：
原子轨道
“↑↓”代表自旋相反的电子对
能量相同的原子轨道（简并轨道）
单电子
（未成对电子）
能级符号
#0070C0
#00B0F0
练一练
8O的轨道表示式如下：
根据上面回答下列问题：
(1)简并轨道： 。
能量相同的原子轨道
(2)电子对： 。
(3)单电子： 。
(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
#0070C0
#00B0F0
二、洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——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
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：
#0070C0
#00B0F0
二、洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律
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。
如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态。
易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
半充满：p3、d5、f7
#0070C0
#00B0F0
练一练
下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是（ ）
A. B.
C. D.
C
#0070C0
#00B0F0
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——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，使原子的整体能量最低。
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
补充说明
#0070C0
#00B0F0
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理
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。
#0070C0
#00B0F0
练一练
C
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
解析
违背了泡利原理，应该是1s22s22p63s1，A错误
简并轨道在全空、半满、全满时是稳定状态，应该是1s22s22p63s23p63d10 4s1，B错误
违背了能量最低原理，应该是1s22s22p63s23p63d64s2，C错误
#0070C0
#00B0F0
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）
×
√
#0070C0
#00B0F0
思考与讨论
（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轨道表示式是 ，而不是
？
（3）为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2而不是3d1和3d2？
不满足能量最低原理
不满足洪特规则
不满足构造原理
#0070C0
#00B0F0
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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。
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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，价层电子排布式为ndxnsy，且能级处于半满稳定状态时含有的未成对电子数最多，即价层电子排布式为3d54s1的元素铬含有的未成对电子数最多，其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
解析
(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。
选修二
课堂小结
CLASS SUMMARY
选修二
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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
选修二
原子结构与性质
核心素养
能从原子微观层面理解原子的组成、结构等。能根据核外电子的三
条规则熟知核外电子排布的表示方法。
能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。
#0070C0
#00B0F0
资料卡片-电子自旋
钠原子光谱实验
斯特恩-盖拉赫实验
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
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
#0070C0
#00B0F0
一、泡利原理
电子自旋
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。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。
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反。
核外电子在原子轨道中的排布规律I——泡利原理
补充说明
自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性
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；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
一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
#0070C0
#00B0F0
一、泡利原理
思考
核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？
轨道表示式（又称电子排布图）
如基态Al原子轨道表示式：
Al 1s22s22p63s23p1
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，而轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。
基态Al原子的电子排布式：
原子轨道
“↑↓”代表自旋相反的电子对
能量相同的原子轨道（简并轨道）
单电子
（未成对电子）
能级符号
#0070C0
#00B0F0
练一练
8O的轨道表示式如下：
根据上面回答下列问题：
(1)简并轨道： 。
能量相同的原子轨道
(2)电子对： 。
(3)单电子： 。
(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
#0070C0
#00B0F0
二、洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——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
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：
#0070C0
#00B0F0
二、洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律
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。
如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态。
易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
相对稳定的状态
全充满：p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
半充满：p3、d5、f7
#0070C0
#00B0F0
练一练
下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是（ ）
A. B.
C. D.
C
#0070C0
#00B0F0
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——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，使原子的整体能量最低。
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
补充说明
#0070C0
#00B0F0
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理
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。
#0070C0
#00B0F0
练一练
C
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
解析
违背了泡利原理，应该是1s22s22p63s1，A错误
简并轨道在全空、半满、全满时是稳定状态，应该是1s22s22p63s23p63d10 4s1，B错误
违背了能量最低原理，应该是1s22s22p63s23p63d64s2，C错误
#0070C0
#00B0F0
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）
×
√
#0070C0
#00B0F0
思考与讨论
（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轨道表示式是 ，而不是
？
（3）为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2而不是3d1和3d2？
不满足能量最低原理
不满足洪特规则
不满足构造原理
#0070C0
#00B0F0
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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。
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
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，价层电子排布式为ndxnsy，且能级处于半满稳定状态时含有的未成对电子数最多，即价层电子排布式为3d54s1的元素铬含有的未成对电子数最多，其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
解析
(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。
选修二
课堂小结
CLASS SUMMARY
选修二
感谢您的观看
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