1.1.4 洪特规则 课件 (共40张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.4 洪特规则 课件 (共40张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 16.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-02 10:50:24 | ||
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文档简介
(共40张PPT)
选择性必修二 第一章原子结构和性质
原子结构
第四课时
情境导入
宏观物体 微观粒子
质量 很大 很小
速度 较慢 很快(接近光速)
位移 可测 位移、能量
不可同时测定
能量 可测 轨迹 可描述 (画图或函数描述) 不可确定
宏观、微观运动的不同
1920年海森堡提出著名的海森堡测不准原理：无法同时精确测量某个电子在某个时刻的位置和动量。
量子力学指出：
一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。可以算出它们的概率密度分布。
科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的概率
核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律。
电子云与原子轨道
P12-13
表示电子在核外某处出现的概率密度。
【思考1】图小黑点的疏密意义是什么？
核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾笼罩在原子核周围，人们形象地把它叫做“电子云” 。
用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，
则某处电子出现的概率密度ρ=P/V。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=
1.概率密度
一、电子云
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云(电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述)。
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
s电子云轮廓图的绘制过程
将出现概率90%的空间圈出来
2.电子云
电子云轮廓图绘制过程
注意：
(1)电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率,不代表电子的运动轨迹。
(2)电子云图中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述,小 黑点越密,表明电子在核外出现的概率密度越大。
1.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是( )
A.图1中的每个小黑点表示1个电子
B.图2表示1s电子只能在球体内出现
C.图2表明1s轨道呈圆形,有无数对称轴
D.图1中小黑点的疏密表示某一时刻电子在核外出现概率的大小
【课堂练习】
【思考】以下为相同原子的s电子的电子云轮廓图，你有什么发现？
同一原子能层越高，s电子云半径越大
1s
2s
3s
4s
原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，电子云越来越向更大的空间扩展
:量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
→各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道
[易错警示]
电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念,
→电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域;
→电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。
(即电子云的轮廓)
电子云与原子轨道
3.原子轨道
空间运动状态
电子云与原子轨道
3.原子轨道
:量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
空间运动状态
常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向
s轨道：
s原子轨道呈___形对称，即在空间有_个伸展方向，故s轨道只有_个轨道。
球
1
1
不同能层的电子，能量越高，离核越远，电子云半径越大
(即电子云的轮廓)
P轨道呈_____形，P轨道在空间有__个伸展方向，它们互相垂直，包括___、___、__ 共___个轨道。
哑铃
3
px py pz
3
p轨道：
（纺锤形）
d轨道：
d轨道在空间有__个伸展方向，即d轨道共__个轨道。
5
5
花瓣形
(了解)
f轨道：
f轨道形状更复杂，在空间有7个伸展方向，即f轨道共7个轨道。
(了解)
能级符号 ns np nd nf
轨道数目
电子云形状
电子云与原子轨道
P12-13
3.原子轨道
总结归纳：
①不同能层相同能级电子云轮廓图的形状和取向相同
②能层序数越大，原子轨道的半径越大。如 1s<2s<3s<4s
③形状和大小相同，但取向不同的原子轨道，能量相等。如2Px、2Py、2Pz能量相等
1
3
5
7
球形
哑铃形
花瓣形
——
小结
1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是哑铃形的
2.原子轨道数与能层序数n的关系：原子轨道数=n2
3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；能层序 数n越大，原子轨道的半径越大
相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同， 方向不同
4. s能级只有1个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px 、 2py 、2pz轨道的能量相等。
P10
n能层：
能级个数：n
轨道个数：n2
电子数：2n2
1)在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。 ( )
2)同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂直。( )
3)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( )
4)p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。( )
√
√
×
×
对点训练
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则1：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 的原子轨道，使整个原子的能量最低。
能量最低
即，电子优先占据能量低的电子轨道，然后依次进入能量高的轨道。
(2)大多数原子的电子排布式只要根据构造原理写出就满足能量最低原理
(3)24Cr、29Cu、47Ag、74Au等原子不符合构造原理，但符合洪特规则(特例)，
也符合能量最低原理
P16
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则2：泡利原理
在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。
P14
常用↑、↓表示自旋相反的电子
自旋方向相反就是自转方向相反
自旋是微观粒子普遍存在的一种属性
就像地球除了绕太阳运转，地球自身还会自转一样
电子除了绕原子核高速运动，电子自身也自转
根据构造原理、能量最低原理、泡利原理可知，基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)
即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
(泡利不相容原理)
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则3：洪特规则
P15
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先 ，而且自旋方向 。
2p3
2p4
√
√
╳
╳
单独占据一个轨道
相同
↑↓ ↑↓
╳
↑↓ ↑ ↓
╳
如Al原子电子排布图：
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。
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)。
原因：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。
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
洪特规则特例(洪特规则的补充)
对于同一个能级，当电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。
半充满
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
47Ag
79Au
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1
d轨道全充满
d轨道全充满
d轨道全充满
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
2. 电子排布的“轨道表示式”(又称“电子排布图”)
①表示方法：用方框表示原子轨道，用↑或↓表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和轨道中的排布情况书写
↑
H
1s
8O
1s1
电子排布式
电子排布图
(轨道表示式)
1s22s22p4
1s
↑
↓
↑
↓
2s
2p
↓
↑
↑
↑
注意：核外电子排布图下(上)方的1s、2s、2p…表示的是轨道，
不可在其右上角表示出该轨道填充的电子数
或
↓
1s
或
量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
①在氧原子中，有 个电子对，有 个单电子。
②在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
(3)单电子： 。
(4)自旋平行： 。
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)简并轨道： 。
(2)电子对： 。
能量相同的原子轨道
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
②“电子排布图”中的相关概念
问题：
简并轨道
有几个原子轨道就有几个空间运动状态
空间运动状态
基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)
规则1：能量最低原理
规则2：泡利原理
规则3：洪特规则
洪特规则特例(洪特规则的补充)
原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态
在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。
总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则
实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
填多少
怎么填
P16
5B 1s22s22p1
8O 1s22s22p4
√
√
违反泡利原理
违反洪特规则
违反洪特规则
违反能量最低原理
违反泡利原理和洪特规则
20Ca 1s22s22p63s23p64s2
19K 1s22s22p63s23p64s1
违反能量最低原理
3d能级的能量大于4s能级的能量
P16
归纳总结
注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
归纳：核外电子排布表示方法
轨道表示式
⑤
④
③
②
①
五种表示方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况
熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
1.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是
A. B.
C. D.
c
2.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是
A. B.
C. D.1s22s22p3
A
3.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
选择性必修二 第一章原子结构和性质
原子结构
第四课时
情境导入
宏观物体 微观粒子
质量 很大 很小
速度 较慢 很快(接近光速)
位移 可测 位移、能量
不可同时测定
能量 可测 轨迹 可描述 (画图或函数描述) 不可确定
宏观、微观运动的不同
1920年海森堡提出著名的海森堡测不准原理：无法同时精确测量某个电子在某个时刻的位置和动量。
量子力学指出：
一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。可以算出它们的概率密度分布。
科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的概率
核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律。
电子云与原子轨道
P12-13
表示电子在核外某处出现的概率密度。
【思考1】图小黑点的疏密意义是什么？
核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾笼罩在原子核周围，人们形象地把它叫做“电子云” 。
用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，
则某处电子出现的概率密度ρ=P/V。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=
1.概率密度
一、电子云
氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图
小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。小点越密，表明概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云(电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述)。
电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图
s电子云轮廓图的绘制过程
将出现概率90%的空间圈出来
2.电子云
电子云轮廓图绘制过程
注意：
(1)电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率,不代表电子的运动轨迹。
(2)电子云图中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述,小 黑点越密,表明电子在核外出现的概率密度越大。
1.图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是( )
A.图1中的每个小黑点表示1个电子
B.图2表示1s电子只能在球体内出现
C.图2表明1s轨道呈圆形,有无数对称轴
D.图1中小黑点的疏密表示某一时刻电子在核外出现概率的大小
【课堂练习】
【思考】以下为相同原子的s电子的电子云轮廓图，你有什么发现？
同一原子能层越高，s电子云半径越大
1s
2s
3s
4s
原因：由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增大，电子云越来越向更大的空间扩展
:量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
→各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道
[易错警示]
电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念,
→电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域;
→电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。
(即电子云的轮廓)
电子云与原子轨道
3.原子轨道
空间运动状态
电子云与原子轨道
3.原子轨道
:量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
空间运动状态
常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向
s轨道：
s原子轨道呈___形对称，即在空间有_个伸展方向，故s轨道只有_个轨道。
球
1
1
不同能层的电子，能量越高，离核越远，电子云半径越大
(即电子云的轮廓)
P轨道呈_____形，P轨道在空间有__个伸展方向，它们互相垂直，包括___、___、__ 共___个轨道。
哑铃
3
px py pz
3
p轨道：
（纺锤形）
d轨道：
d轨道在空间有__个伸展方向，即d轨道共__个轨道。
5
5
花瓣形
(了解)
f轨道：
f轨道形状更复杂，在空间有7个伸展方向，即f轨道共7个轨道。
(了解)
能级符号 ns np nd nf
轨道数目
电子云形状
电子云与原子轨道
P12-13
3.原子轨道
总结归纳：
①不同能层相同能级电子云轮廓图的形状和取向相同
②能层序数越大，原子轨道的半径越大。如 1s<2s<3s<4s
③形状和大小相同，但取向不同的原子轨道，能量相等。如2Px、2Py、2Pz能量相等
1
3
5
7
球形
哑铃形
花瓣形
——
小结
1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是哑铃形的
2.原子轨道数与能层序数n的关系：原子轨道数=n2
3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；能层序 数n越大，原子轨道的半径越大
相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同， 方向不同
4. s能级只有1个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px 、 2py 、2pz轨道的能量相等。
P10
n能层：
能级个数：n
轨道个数：n2
电子数：2n2
1)在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。 ( )
2)同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂直。( )
3)电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( )
4)p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。( )
√
√
×
×
对点训练
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则1：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 的原子轨道，使整个原子的能量最低。
能量最低
即，电子优先占据能量低的电子轨道，然后依次进入能量高的轨道。
(2)大多数原子的电子排布式只要根据构造原理写出就满足能量最低原理
(3)24Cr、29Cu、47Ag、74Au等原子不符合构造原理，但符合洪特规则(特例)，
也符合能量最低原理
P16
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则2：泡利原理
在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。
P14
常用↑、↓表示自旋相反的电子
自旋方向相反就是自转方向相反
自旋是微观粒子普遍存在的一种属性
就像地球除了绕太阳运转，地球自身还会自转一样
电子除了绕原子核高速运动，电子自身也自转
根据构造原理、能量最低原理、泡利原理可知，基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)
即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
(泡利不相容原理)
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
规则3：洪特规则
P15
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先 ，而且自旋方向 。
2p3
2p4
√
√
╳
╳
单独占据一个轨道
相同
↑↓ ↑↓
╳
↑↓ ↑ ↓
╳
如Al原子电子排布图：
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。
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)。
原因：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。
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
P14
1. 基态原子核外电子的排布规则
洪特规则特例(洪特规则的补充)
对于同一个能级，当电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。
半充满
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
47Ag
79Au
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1
d轨道全充满
d轨道全充满
d轨道全充满
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
2. 电子排布的“轨道表示式”(又称“电子排布图”)
①表示方法：用方框表示原子轨道，用↑或↓表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和轨道中的排布情况书写
↑
H
1s
8O
1s1
电子排布式
电子排布图
(轨道表示式)
1s22s22p4
1s
↑
↓
↑
↓
2s
2p
↓
↑
↑
↑
注意：核外电子排布图下(上)方的1s、2s、2p…表示的是轨道，
不可在其右上角表示出该轨道填充的电子数
或
↓
1s
或
量子力学把电子在原子核外的一个 称为一个原子轨道。
①在氧原子中，有 个电子对，有 个单电子。
②在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
(3)单电子： 。
(4)自旋平行： 。
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)简并轨道： 。
(2)电子对： 。
能量相同的原子轨道
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
泡利原理、洪特规则 、能量最低原理
②“电子排布图”中的相关概念
问题：
简并轨道
有几个原子轨道就有几个空间运动状态
空间运动状态
基态原子核外有几个电子就有几种运行状态(要么不同轨道，要么自旋方向不同)
规则1：能量最低原理
规则2：泡利原理
规则3：洪特规则
洪特规则特例(洪特规则的补充)
原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态
在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。
总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则
实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
填多少
怎么填
P16
5B 1s22s22p1
8O 1s22s22p4
√
√
违反泡利原理
违反洪特规则
违反洪特规则
违反能量最低原理
违反泡利原理和洪特规则
20Ca 1s22s22p63s23p64s2
19K 1s22s22p63s23p64s1
违反能量最低原理
3d能级的能量大于4s能级的能量
P16
归纳总结
注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
归纳：核外电子排布表示方法
轨道表示式
⑤
④
③
②
①
五种表示方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况
熟记第四周期未成对电子数规律
未成对电子数及其占据的原子轨道 元素符号及价电子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
1.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是
A. B.
C. D.
c
2.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是
A. B.
C. D.1s22s22p3
A
3.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