化学人教版（2019）选择性必修2 1.1.4原子轨道，泡利原理、洪特规则、能量最低原理（共24张ppt）

(共24张PPT)
第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
　
第一章 原子结构
第一节 原子结构
1、知道泡利原理和洪特规则，能书写1 36号元素的基态原子的轨道表示式。
2、理解能量最低原理，知道基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理，能解释一些元素的基态原子的核外电子排布不遵循构造原理的原因。
知识回顾
每个能级最多容纳的电子数？
2×1、2×3、2×5、2×7······奇数序列的2倍
分别为ns np nd nf 能级里的原子轨道数
每个轨道最多只能容纳2个电子
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：乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出概念“电子自旋”，电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。
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
电子自旋
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做 。
在一个原子轨道里，最多只能容纳_ _个电子，它们的自旋_______。这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）
自旋
(1)自旋：
(2)泡利原理
电子自旋在空间有________________两种取向，
简称_________。
自旋相反
用上下箭头（ “↑”“↓” ）表示
顺时针和逆时针
2
相反
1s2
1s
1s


如：He
一、电子自旋与泡利原理
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。
填多少
①电子的运动状态
②一个原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子
能层
能级
原子轨道
自旋状态
【思考】电子的运动状态可以从哪四个方面进行描述？
一个原子中是否存在两个运动状态完全相同的电子？
3.电子排布的轨道表达式
轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式
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，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。
①概念：
②表示方法：
1s
2s
2p
H
↑↓
↑
O
1s
↑↓
↑
↑
H 1s1
O 1s22s22p4
原子轨道
简并轨道：能量相同的原子轨道
能级符号
电子对
↑↓
单电子：未成对电子
自旋平行
不用标记电子数
通常应在方框下方或上方标记能级符号
有时画出能级的上下错落，以表达能量的不同
电子排布图中各符号数字的意义：
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
【注意】①电子的空间运动状态=原子轨道数；
②电子运动状态=电子数目。
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
↑↓
↑
↑
2p4
为何不是填入同一轨道呢？
1、 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，称为洪特规则。
2p3的电子排布为 ：
1、洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子，
2、洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道。
2p
↑
↑
↑
2p
↑
↓
↑
2p
↑
↑↓
不能为 ：
洪特
↑↓
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Na+
1s22s22p6
Na+
二.洪特规则
怎么填
2p4的电子排布为
不能为
↑↓ ↑ ↓
↑↓ ↑↓
2p
使用范围
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？
↑↓
↑↓
↑
1s 2s 2p
↑↑
↓↓
↑
1s 2s 2p
根据泡利原理，在一个原子轨道，最多容纳2个电子，且他们的自旋相反。
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↓
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s 2s 2p
据洪特规则，基态原子里，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
√
√
思考与讨论
试一试：写出Fe的电子排布式，并画出3d、4s的电子排布式图
26Fe :1s22s22p63s23p63d64s2
课本P16
↑↓
↑
↑
↑
↑
3d 4s
↑↓
相对稳定的状态
能量较低
全充满： p6、d10、f14
半充满：p3、d5、f7
全空： p0、d0、f0
2、洪特规则特例
课堂练习：写出 24Cr 29Cu 电子排布式和价层电子排布图
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
光谱实验发现
半充满
全充满
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。
请你写出Fe3+和Fe2+的价电子排布式，并用原子轨道排布理论分析Fe3+比Fe2+更稳定的原因
26Fe 价层电子排布式为3d64s2，
Fe3+价层电子排布式为3d5，
Fe2+价层电子排布式为3d6。
根据“能量相同的轨道处于全满、半满或全空时能量最低”的原则，
3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3+较Fe2+更为稳定。
思考与讨论
1、定义：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。
2、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)。
3、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。
3.能量最低原理
基态原子：处于能量最 状态的原子
低
能层、能级、原子轨道、自旋状态
3.能量最低原理
26Fe：1s22s22p63s23p6 3d64s2
每个原子轨道最多只能容纳2个电子
铁原子的电子排布图
简并轨道：单独分占且自旋平行
按构造原理进行填充
1.为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1
违背了能量最低原理，且1s轨道和2s轨道能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。
思考与讨论
课本P16
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Sc的价层电子排布是3d14s2，而不是4s3
违背了泡利原理，4s能级只有1个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子。
违背了洪特规则，2p轨道上的三个电子应分占三个轨道且自旋方向相同。
写出Si、Cl、的轨道表示式；Cl、Fe2+、Fe3+的价层电子轨道表示式
课本P17
5、7、9
D
1
2
[Ar]3d24s2
[Ar]3d54s1
[Ar]3d10
↑ ↑
3d
↑↓
4s
↑↑↑↑↑
3d
↑
4s
↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
3d
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
小圆点最外层电子数
1、基态24Cr原子的价层电子轨道表示式为
1、判断下列说法正确与否

2、基态N原子的价层电子排布图：

3、碳的基态原子轨道表示式：

4、基态原子的价层电子的轨道表示式：

2.某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了（ ）
A.泡利原理 B.能量最低原理
C.洪特规则 D.构造原理
A．Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
B．As的价电子排布图：
C．Fe的原子结构示意图：
D．Mn2＋的价电子排布图：
3.下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是（ ）
A
C