1.1.4基态原子的核外电子排布原则课件(共20张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共20张PPT)
第一章
原子结构与性质
第一节 原子结构
第4课时
基态原子的核外电子
排布原则
原子轨道
量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道
各能级所含有原子轨道数目
能级符号 ns np nd nf
最多可容纳的电子数
原子轨道数目
单轨道容纳电子数
常用电子云轮廓图来形象的描述电子的空间运动状态
能级符号 ns np nd nf
最多可容纳的电子数
原子轨道数目
单轨道容纳电子数
1×2
3×2
5×2
7×2
12
3
5
7
2
2
2
每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态是否相同
电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
1.电子自旋
(1)电子自旋的取向：
顺时针和逆时针两种取向（简称自旋相反）
(2)符号表示：
↑和↓表示自旋相反的电子
一、电子自旋与泡利原理
核外电子在原子核外的运动包括：空间运动状态（原子轨道）和电子自旋。
泡利原理（泡利不相容原理）：
在一个原子轨道里，最多只能容纳___个电子，而且它们的自旋状态______。
2
相反
一、电子自旋与泡利原理
因为每个原子轨道最多只能容纳2个电子且自旋状态相反。所以从能层、能级、原子轨道、电子自旋的四个方面来说明电子的运动状态时，不可能有两个运动状态完全相同的电子。
【练习】
钠的基态原子核外共有 种能量不同的电子，有 种运动状态不同的电子。
原子核外有几个电子就有几种运动状态
一、电子自旋与泡利原理
H
H 1s1
O 1s22s22p4
原子轨道
简并轨道：能量相同的原子轨道
电子对
单电子(未成对电子)
自旋平行
能级符号
二、电子排布的轨道表示式
轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式
与“电子排布式”区分开
电子排布图中各能级的排列顺序与电子排布式一致
H
H 1s1
O 1s22s22p4
二、电子排布的轨道表示式
用□或○代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连
不同能级中的□或○要相互分开
整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致
通常在方框下方或者上方标记能级符号
箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，↓↑”称电子对 ，“↓”或“↑”表示单电子，箭头同向，自旋平行，箭头相反，自旋相反
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，而电子排布图还给出了电子在原子轨道中的自旋状态
练一练：1.请画出铝原子的轨道表示式
铝原子外层有 个电子对，
有 个单电子。
电子有 种空间运动状态，
有 种运动状态不同的电子。
13
1
7
6
2.下列基态碳原子的轨道表示式哪个是正确的？
① C
1s
↑↓
↑↓
↑↓
2s
2p
② C
1s
↑↑
↑↓
↑↓
2s
2p
2p
③ C
↑
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
2p
④ C
↓
1s
↑
↑↓
↑↓
2s
√
运动状态=电子数
空间运动状态=轨道数之和
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。
(能量相同的原子轨道)
（自旋方向相同）
三、洪特规则
洪特规则
（洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，并不适用电子填入能量不同的轨道）
×
×
2p3的电子排布图
√
↑↓
Li
Be
B
C
↑↓
1s
2s
↑↓
↑
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
2p
1s
2s
N
O
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
2p
↑↓
↑↓
1s
2s
↑
↑
↑
↓
2p
F
↑
↑
↑
↓
↓
↑↓
1s
2s
2p
↑↓
第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）
三、洪特规则
课本P16：思考与讨论
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？
A
B
√
C
B
违反了泡利原理
A
√
违反了洪特规则
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。
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。
能量较低
状态稳定
全充满（p6，d10，f14）
全空时（p0，d0，f0 ）
半充满（p3，d5，f7 ）
注：在简并轨道上的电子排布处于全满、半充满、全空状态，具有较低的能量和较大的稳定性。
三、洪特规则
4s
3d
↑
↑
↑
↑
↑
↑
24Cr
↑↓
4s
↑
↑
↑
3d
↑
4s
3d
↑
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
29Cu
↑↓
4s
↑↓
↑↓
↑↓
3d
↑↓
↑
只有一组全满的简并轨道
有两组半满的简并轨道
只有一组全满的简并轨道
有一组全满、一组半满的简并轨道
在构建基态原子时，电子将尽可能地先占据能量低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
能量最低原理
－－自然界的普适规律
四、能量最低原理
一般，遵循构造原理时，原子的能量处于最低状态
核外电子在原子轨道中的排布规律：
①泡利原理（泡利不相容原理）
②洪特规则
③能量最低原理
1.为什么基态氦原子的电子排布式时1s2而不是1s12s1？
2.为什么基态氮原子的轨道表达式是 ，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？
课本P16：思考与讨论
要满足能量最低原理
要满足洪特规则
要满足能量最低原理
【练习】判断下列例子中违反 了什么规律？
电子排布式(21Sc):1s22s22p63s23p63d3
电子排布式(22Ti):1s22s22p63s23p10
电子排布式(6C):1s22s22px2
违反了能量最低原理
违反了能量最低原理
违反了泡利原理
违反了泡利原理
违反了洪特规则
违反了洪特规则
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
价层电子排布
电子排布的轨道表示式 (电子排布图)
价层电子的轨道表示式
以硫(S)为例
1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
3s23p4
专题：基态原子核外电子排布的表示方法
评价任务
1、真题填空：
(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。
Si的价电子层的电子排布式为________。
3s23p2
(2)[2021·广东，20(1)]基态硫原子价层电子排布式为_______。
3s23p4
(3)[2021·海南，19(1)]基态锰原子的价层电子排布式为_______。
3d54s2
(4)[2021·湖南，18(1)节选]基态硅原子最外层的轨道表示式为______________。
(5)[2021·山东，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态有___种。
9
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。
核外电子排布规律
能量最低原理
洪特规则
泡利原理
在一个原子轨道里：最多只能容纳______个电子，它们的自旋________
2
相反
基态原子：填入__________的电子总是____________，且__________。
简并轨道
先单独分占
自旋平行
构造原理：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p
总结