《第2节 原子结构与元素周期表 第1课时》示范公开课教学课件【高中化学鲁科版新课标】

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电子排布式与轨道表示式
轨道表达式： 用方框（或小圆圈、短线）表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区 别自旋状态不同的电子。
在轨道表示式中，用方框表示原子轨道 能量相同的原子轨道的方框相连 能量相同的原子轨道也称为简并轨道 箭头表示一种自旋状态的电子， 称电子对， 或 箭头同向的单电子称自旋平行。 通常在方框下方或上方标记能级符号。
课堂小结
1.构造原理解决了电子填入轨道顺序的问题，但是无法详细指出电子在不同轨 道上的排布状态，轨道容纳电子数量的问题。 2.泡利原理指出了每个轨道所能容纳的最大电子数 3.洪特规则指出了电子填入简并轨道时遵循的规则 基于上述3条规律，我们就可以用轨道表示式更精细的表达核外电子排布及每 个能级中电子的运动状态。
深度思考
（4）在1-20号元素的基态原子的轨道表示式中，哪些不涉及洪特规则？ H、He、Li、Be、B、F、Ne、Na、Mg、Al、Cl、Ar、K、Ca 分析思路：不涉及洪特规则可以分为三类 ①电子填入轨道不是简并轨道，如H、He、Li、Be这类 ②电子填入简并轨道但是只有1个单电子，如B、Al、F、Cl这类 ③电子填入简并轨道无单电子，如Ne、Ar这类
第1章 原子结构与元素性质
第2节 原子结构与元素周期表
（第1课时）
新课导入
1~18号元素的原子结构示意图
新课导入
①为什么第一层最多只能容纳2个电子，第二层最多只能容纳8个电子？第 三、四、五层呢？ ②原子核外电子排布与上节课所学的原子轨道有什么关系？
①各电子层最多能容纳2n2个电子； ②最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)；次外层电子数不 超过18个； ③核外电子在距核由近到远，能量由低到高的电子层上依次排列。
深度思考
（2）在从小到大书写1-20号元素的轨道表示式中，第一个需要用到洪特规 则的原子所对应的元素的元素符号是？
C 分析思路：洪特规则是针对简并轨道的，按照构造原理，第一组简并轨道 是2p能级，2p上只有1个电子不涉及分占轨道和自旋平行问题，故2p上至少 有2个电子。此时电子构型为1s22s22p2，6个电子对应6号元素碳
洪特规则
3.洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上 排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状 态相同。
洪特规则是洪特在诠释复杂原子光谱时，依据大量 实验数据归纳出的经验规则。
洪特规则
按照洪特规则，C、N基态原子的轨道表示式分别应为
C
N
洪特规则
在轨道表示式中，简并轨道不做进一步区分，因此C也可写作下面这两种，它们是 完全等价的。
电子排布式与轨道表示式
书写电子排布式的方法
“三步法”书写电子排布式 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序， 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s...... 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。如S的电子 排布式是1s22s22p63s23p6
A.
B.
C.
解析 A表示的是氧的基态原子。B中2p轨道的电子违反了洪特规则中的自旋平行， C中2p轨道的电子违反了洪特规则中的优先分占简并轨道。
深度思考
（1）在从小到大书写1-20号元素的轨道表示式中，第一个需要用到泡利不相 容原理的原子所对应的元素的元素符号是？
He 分析思路：在同一个轨道中填入两个电子时就需要满足泡利原理，让两个 电子自旋相反，故第一个需要用泡利原理的应该是在最低能级1s中填入两个 电子，该元素为氦
称单电子或未成对电子
电子排布式与轨道表示式
H和He的基态原子轨道表示式如图所示
H
He
根据示例，写出3-7号元素基态原子的轨道表示式
Li
Be
B
电子排布式与轨道表示式
C和N在2p能级的电子出现了至少3种排布方式，这三种方式的能量相同么？ 哪种的能量最低？ 能量最低的排布有规律可循么？ 这种规律可以推广到其他元素的基态原子么？
深度思考
构造原理解决了电子填入轨道顺序的问题，但是无法详细指出电子在不同 轨道上的排布状态，轨道容纳电子数量的问题。 泡利原理指出了每个轨道所能容纳的最大电子数 洪特规则指出了电子填入简并轨道时遵循的规则
基于上述3条规律，我们就可以用轨道表示式更精细的表达核外电子排布及 每个能级中电子的运动状态。
深度思考
（3）在1-20号元素的基态原子的轨道表示式中，单电子数量最多的的原子所 对应的元素的元素符号是？ N和P 分析思路：单电子数量最多，一定是单电子占满了一组简并轨道中全部轨 道，在1-20号元素中填充的简并轨道有2p和3p，他们应满足2p3和3p3，结合 构造原理可知，两个原子的电子构型分别为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3，二 者分别是7电子和15电子，故对应氮和磷。
C
C
简并轨道上的电子自旋平行即可，即单电子全部用用向下的箭头表示也可以。
C
课堂练习
1. 下列轨道表示式中哪个是氟的基态原子，为什么？ A
A.
ห้องสมุดไป่ตู้
B.
解析 A表示的是氟的基态原子。B中同一个轨道里电子自旋平行，违反了泡利不相 容原理，不存在这种电子排布。
课堂练习
2. 下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子，为什么？ A
泡利原理是核外电子在轨道上排布必须遵循的原则
泡利不相容原理
电子自旋概念的提出解决了原子结构理论中的诸多困惑，比如： ①只有1个最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光谱里呈双线？ ②只有1个最外层电子的Ag原子飞行通过一个不对称磁场时会分为两束？ ③…………
电子排布式与轨道表示式
电子排布式： 表示原子核外电子排布的一种方式。 在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目。
泡利不相容原理
基态氦原子核外有两个电子，根据元素周期表及原子结构示意图，结合能量 最低原理，两电子都应当排布在ls轨道上，电子排布式为ls2请尝试画出基态氦 原子核外电子排布的轨道表示式。 这两个电子在1s轨道上的排布可能是下列两种状态之一：
自旋状态不同
自旋状态相同
泡利不相容原理
2.泡利不相容原理 1925年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只 能容纳2个电子，他们的自旋相反。
能量最低原理
基态氢原子的核外电子排布 氢原子的原子轨道有1s、2s、2px、2py、2pz等，其核外的唯一电子在基态 时只能处在能量最低的1s原子轨道上。
1. 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，使整个原子 的能量最低。 能量最低原理的普遍性：能量越低越稳定，它是自然界的一个普遍规律。 基态是能量最低的状态，所以基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道原 子轨道组合。
电子排布式与轨道表示式
【深度思考】
随着核电荷数的增加，基态原子的电子排布式越来越长，书写繁琐，如何 精简表达？ 例： Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，红色部分我们可用[Ne]表示，因此Al的电 子排布就可以简化为[Ne] 3s23p1
V的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2 ，红色部分我们可用[Ar]表示，因此V 的电子排布就可以简化为[Ar] 3d34s2