【高中化学】基态原子的核外电子排布原则课件 23-24学年高二化学人教版(2019)选择性必修2

15.．A、B、C、D 是四种短周期元素，E 是过渡元素。A、B、C
同周期，C、D 同主族，A 的原子结构示意图为
，B 是同
周期除稀有气体元素外原子半径最大的元素，C 的原子最外层有三 个未成对电子，E 的原子价层电子排布式为 3d64s2。回答下列问题：
(1)A 为_S__i_______(写出元素符号，下同)，基态原子的电子排布
拍摄时间约为 1928 年
1925年，两个物理研究生，竟然搞出了电子自旋 的概念，认为契合了天才泡利的预测，于是就整出 了1页的论文。没想到的是，这个理论竟然违背了爱 因斯坦相对论，其速度居然达到了光速10倍，偏偏 还是对的！
他们分别叫，乌仑贝克和古德斯密特。
电子自旋
1925年，两名荷兰学生乌仑贝克和古德斯密特提出了电子自旋 假设，很好地解释了反常塞曼效应。
5.下列氮原子的电子排布图中，属于激发态，且能量最高的是
√
6.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P：_____________________________________，有 6 个电子对，
有 3 个单电子。 25Mn ： ___________________________________________________ ， 有 15 种空间运动状态，有 5 个单电子，属于半充满状态。
式是_1_s_2_2_s_22_p_6_3_s_2_3_p_2；
(2)B 为___N_a______，基态原子的简化电子排布式是_[N__e_]3__s_1 ___，
价层电子排布式为__3_s_1____；
(3)C 为__P________，该原子核外电子有__1__5____种运动状态，
有___9_____种空间运动状态；轨道数
【练习】
钠的基态原子核外共有 4种能量不同的电子，有 11种运动状
态不同的电子。
二.电子排布的轨道表达式
与“电子排布式”区分开
①概念 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式
②表示方法： 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。
只有一组全满的简并轨道
3d
4s
↑↑↑↑↑ ↑
有两组半满的简并轨道
3d
4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
有一组全满、一组半满的简并轨道
【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。
请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式 ？
2s
2p
C
↑↓ ↑ ↑
2s
2p
O
↑↓ ↑ ↓ ↑ ↑
【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该元素
Be ↑↓ 1s
B ↑↓ 1s
↑↓
2s
↑↓ ↑
2s
2p
C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
N ↑↓ ↑↓ 1s 2s
↑↑ ↑ 2p
O ↑↓ ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
F ↑↓ ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑
1s 2s
2p
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？
A
而且自旋方向相同。
怎么填
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。
课本P16：思考与讨论
1.为什么基态氦原子的电子排布式时1s2而不是1s12s1？ 要满足能量最低原理
2.为什么基态氮原子的轨道表达式是
，而不是
？
要满足洪特规则
3.为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？ 要满足能量最低原理
B
√
违反了泡利原理
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。
2. 下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？
√A
B
C
违反了洪特规则
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。
洪特规则三特、例 洪特规则
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。 47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 d轨道全充满
3.某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了
√A.泡利原理
C.洪特规则
B.能量最低原理 D.构造原理
4.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．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：
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 6 个电子对， 有 1 个单电子。
电子有 7 种空间运动状态， 有 13 种运动状态不同的电子。
运动状态=电子数
空间运动状态（原子轨道）=轨道数之和
如：氢和氧的基态原子电子排布式、轨道表示式为
H 1s1 H↑ 原子轨道 1s
电子对
单电子：未成对电子
O
O ↑↓ 1s2↑2↓s22p↑4↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
自旋平行
能级符号 不用标记电子数
简并轨道：能量相同的原子轨道
二、电子排布的轨道表示式
H 1s1
O 1s22s22p4
有时H画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
【练习】判断下列例子中违反 了什么规律？
违反了能量最低原理
电子排布式
(21Sc):1s22s22p63s23p63d3 违反了能量最低原理
违反了泡利原理 违反了洪特规则
电子排布式(22Ti):1s22s22p63s23p10 违反了泡利原理
电子排布式(6C):1s22s22px2
违反了洪特规则
专题：基态原子核外电子排布的表示方法
电子数
(4)D 为___N_______，基态原子的电子排布的轨道表示式是_____
_____________________；
(5)E 为__F__e______，原子结构示意图是_____________________。
24.．(2022·夏津一中高二月考)下列Li原子电子排布图表示的状态
中，wenku.baidu.com量最高和最低的分别为( C )
人教版高中化学选必二
第一节 原 子 结 构
基态原子的核外电子 排布原则
目录
01 电子自旋与泡利原理
02 电子排布的轨道表示式
03 洪 特 规 则
04 能 量 最 低 原 理 04
常用电子云轮廓图来形象的描述电子的空间运动状态 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
(2)[2021·广东，20(1)]基态硫原子价层电子排布式为_3_s_2_3_p_4_。 (3)[2021·海南，19(1)]基态锰原子的价层电子排布式为_3_d_5_4_s_2 _。 (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_9__种。
➢ 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
一、电子自旋与泡利原理
1.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。 (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
泡利原理
➢ 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。
➢ 常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋 状态相反的电子。
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
能级符号 最多可容纳的电子数
原子轨道数目 单轨道容纳电子数
ns
np
nd
nf
1×2 3×2 5×2 7×2
1
3
5
7
2
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?
物理史上最嚣张的论文——1页
乌伦贝克 古德斯米特
表示方法
以硫(S)为例
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
1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 3s23p4
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__3_s_2_3_p_2 _。
三、洪特规则
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。
(能量相同的原子轨道)
（自旋方向相同）
（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
×
×
三、洪特规则 第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）
Li ↑↓ ↑ 1s 2s
1-36号元素中，原子核外未成对电子数与价电子排布之间的关系
（1）有1个未成对电子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1 ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)； ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)； ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)； Sc、Cu。
（2）有2个未成对电子： ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2 ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)； ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。Ti、Ni （3）有3个未成对电子：ns2np3、3d34s2、3d74s2 ⅤA族(ns2np3：N、P、As)，V、Co。 （4）有4个未成对电子：3d64s2 Fe （5）有5个未成对电子：3d54s2 Mn （6）有6个未成对电子（最多）： 3d54s1 Cr
2.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下
列说法错误的是( D )
A．该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子 B．该元素原子的最高能层符号为N C．该元素原子核外电子有18种空间运动状态 D．该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4
运动状态=电子数 空间运动状态=轨道数之和
原子的价层电子的轨道表示式 ？
2s
2p
F
↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑
四：能量最低原理 ——自然界的普适规律
多电子原子在基态时核外电子
。
核电荷数 共同决定
电子数
整个原子的能量
电子状态
所有电子排布规则都需要满足能量最低原理
(如所有主族元素的基态原子); b.而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可 能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态 原子)。
总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则
规则1：能量最低原理
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 规则2：泡利原理 电子，且它们的自旋状态相反。
填多少
规则3：洪特规则
洪特规则特例 (洪特规则的补充)
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，
在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋 相反， 也称泡利不相容原理。
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，即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。
原子核外有几个电子就有几种运动状态
A．③，① B．②，④ C．③，④ D．②，①
79Au 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1 d轨道全充满
全充满（p6，d10，f14）
能量较低 状态稳定
半充满（p3，d5，f7 ） 全空时（p0，d0，f0 ）
24Cr 29Cu
3d
4s
↑↑↑↑
↑↓
只有一组全满的简并轨道
3d
4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓