第一章第一节第4课时泡利原理、洪特规则、能量最低原理课件高二化学人教版选择性必修2

练一练
请写出基态碳原子可能的轨道表示式
1s 2s
2p
① C ↑↓ ↑↓ ↑↓
1s 2s
2p
③ C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
② C ↑↓ ↑↓ ↑↑
×
1s 2s
2p
④ C ↑↓ ↑↓ ↑ ↓
思考：哪一种轨道表示式正确表达了基态碳原子核外电子的排布呢？
二. 洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——洪特规则
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理
① 相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主 族元素的基态原子。
② 当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降 低电子的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。
Ar ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↓↓ ↓ ↓↓↓
课堂练习
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
1s 2s
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3s
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4s
K ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
1s 2s
↓↓ ↓ ↓↓↓
2p
3s
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4s
Ca ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↓↓ ↓ ↓↓↓ ↓
② C ↑↓ ↑↓ ↑↑
1s 2s
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√③ C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
2p
④ C ↑↓ ↑↓ ↑ ↓
课堂练习
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
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2p
N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
1s 2s
2p
O ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s
F ↑↓
2s
2p
↑↓ ↑↓ ↑ ↑
↓
1s 2s
2p
Ne ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
课堂练习
2. 以下原子属于基态原子的是（ ）
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则： （3）为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2而不是3d1和3d2？ 原子核外电子的运动状态和排布规律 能量最高的是（ ） 志不立，天下无可成之事。 虽然以上四种元素的基态原子价层电子排布既不遵守构造原理，也不能用洪特规则特例来解释。 D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 能量最高的是（ ） 请写出Li、Be、B 的轨道表示式 核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理
回顾
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
......
成功往往偏向于有准备的人
各能级轨 胸无大志，枉活一世。
1 志气和贫困是患难兄弟，世人常见他们伴在一起。
道数 谁不向前看，谁就会面临许多困难。
1
3
各能层轨 顶天立地奇男子，要把乾坤扭转来。
无钱之人脚杆硬，有钱之人骨头酥。
道数 雄心壮志是茫茫黑夜中的北斗星。
课堂练习
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
1s 2s
2p
3s
3p
3d
4s
Sc ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
1s 2s
↓2p ↓ ↓3s ↓ ↓3p ↓
3d
↓4s
Ti ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
1s 2s
↓↓ ↓ ↓↓↓
2p
3s
3p
3d
↓4s
V ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
2p
Fe2+ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
1s 2s
↓2p ↓
Fe3+ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
↓↓
3s
3p
↑ ↑↑↑
↓3s ↓ ↓3p ↓
↑ ↑↑↑
↓ ↓↓↓
3d
↑ ↑↑↑↑↓Biblioteka 3d↑ ↑↑ ↑ ↑
1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：
天褴才褛是 衣由内于可基对藏事志态业。的原热爱子感而中发展，起来填的，入简直简可以并说天轨才。道的电子总是先单独分占，且自旋平行
以自天信下 是为成己功任的。第一秘诀
丈人夫无志不向大，，和何迷以途佐的乾盲坤人。一样。
有贫志困始 教知会蓬贫莱困近者，一无切为。总觉咫尺远。
29Cu的价层电子的排布式 3d104s1
3d
4s
Cu ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
三. 能量最低原理
核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——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，使原子的
整体能量最低。
补充说明： 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
钠原子光谱实验
斯特恩-盖拉赫实验
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
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：“电子自旋”概念的提出
一. 泡利原理
电子自旋 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。电子
胸生无大 一志锥，土枉，活常一有世四。海心。
褴志褛不衣 立内，可天藏下志无。可成之事。
1s 志正不则 立众，邪天不下生无。可成之事。
才远自大清 的明希志望自造高就。伟大的人物。
2s
2p
1s 2s
2p
志坚正者 则，众功邪名不之生柱。也。登山不以艰险而止，则必臻乎峻岭。
C ↑↓ ↑↓ ↑↓ ① 困穷，人你 的是孩人子类早艺当术家的。源泉，你将伟大的灵感赐予诗人。
1s 2s
↓2p ↓ 3s
Na ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
1s 2s
↓2p ↓ 3s
Mg ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
↓↓ ↓
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
1s 2s
2p
3s
3p
Al ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
1s 2s
↓2p ↓ ↓3s
3p
Si ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
5. 轨道表示式可以表示原子或离子的核外电子排布。请根据基态Fe的
轨道表示式，写出Fe2+、Fe3+的轨道表示式。
1s 2s
2p
Fe ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
Fe2+ :
↓↓
3s
3p
↑ ↑↑↑
↓ ↓↓↓
3d
4s
↑ ↑↑↑↑ ↑
↓
↓
Fe3+ :
答案：1. D 2. C 3. D ; C 4. D
5. 1s 2s
课堂练习
3.下列有关锂原子轨道表示式表示的状态中，能量最低的是( )， 能量最高的是（ ）
1s 2s
2p
A. ↑ ↑↓
1s 2s
2p
C.
↑ ↑↓
1s 2s
2p
B.
↑↓ ↑
1s 2s
2p
D. ↑↓ ↑
4.下列电子排布式或轨道表示式正确的是( ) A．C的轨道表示式： B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C．N的轨道表示式： D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
↑
↓↓ ↓ ↓↓↓
↓
课堂练习
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
1s 2s
2p
3s
3p
3d
4s
Cr ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
↓↓ ↓ ↓↓↓
↓
1s 2s
2p
3s
3p
3d
4s
Cr ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↓↓ ↓ ↓↓↓
小结 核外电子在原子轨道中的排布规律 ① 泡利原理 (填多少) ② 洪特规则、洪特规则特例 (怎么填) ③ 能量最低原理
思考与讨论
（1）为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1 不满足能量最低原理
（2）为什么基态氮原子的轨道表示式是
而不是
？
不满足洪特规则
（3）为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2而不是3d1和3d2？ 不满足构造原理
总结
原子核外电子的运动状态和排布规律
核外电子的运动状态
能层
能
量
能级
的
量
原子轨道
子
化
电子自旋
核外电子的排布规律
核外电子排布表示方法 原子结构示意图 电子排布式
轨道表示式
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1．在d轨道中电子排布成
，而不排布成
，
其直接根据是（ ）
A．能量最低原理
B．泡利不相容原理
C．原子轨道能级图
D．洪特规则
1
4
志之所向，金石为开，谁能御之?
志坚者，功名之柱也。登山不以艰险而止，则必臻乎峻岭。
2 最多容纳 雄鹰必须比鸟飞得高，因为它的猎物就是鸟。
电子数
8
1
3
5
......
9
......
18
......
提出问题：为什么每个轨道最多能容纳两个电子呢？同一轨道中的两个电子的 状态是否完全相同呢？
资料卡片-电子自旋
思考：哪一种轨道表示式正确表达了基态铬原子核外电子的排布呢？
二. 洪特规则
核外电子在原子轨道中的排布规律
洪特规则特例： 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。
3d
4s
Cr ↑ ↑ ↑ ↑
↑
↓
3d
4s
Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
√
只有一组全满的简并轨道 有两组半满的简并轨道
练一练
请写出29Cu的价层电子的轨道表示式
1s 2s
↓2p ↓ ↓3s
3p
P ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↓↓ ↓
练一练
请写出7-24号元素原子的轨道表示式
1s 2s
2p
3s
3p
S ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
1s 2s
↓2p ↓ ↓3s ↓ 3p
Cl ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
1s 2s
↓2p ↓ ↓3s ↓ ↓3p
基态Al原子的电子排布式：
Al 1s22s22p63s23p1
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 轨道表示式还给出了电子在原子轨 道中的自旋状态。
一. 泡利原理
练一练
请写出Li、Be、B 的轨道表示式
1s 2s
Li ↑↓ ↑
1s 2s
Be ↑↓ ↑↓
1s 2s
2p
B ↑↓ ↑↓ ↑
三. 能量最低原理
观察思考
观察以下几种元素的基态原子的价电子排布并分析：是否符合 构造原理及洪特规则特例？如何理解这些排布方式？
铌 Nb: 4d45s1 铑 Rh:4d85s1
钌 Ru:4d75s1 钨 W:5d46s2
虽然以上四种元素的基态原子价层电子排布既不遵守构造原理，也不能用洪 特规则特例来解释。但根据客观事实，以上排布是符合能量最低原理的。
自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反。
核外电子在原子轨道中的排布规律I——泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反。
补充说明
➢ 自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性 ➢ 电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定；电子能量与能层、
能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关 ➢ 一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
一. 泡利原理
思考
核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？
轨道表示式 （又称电子排布图）
如基态Al原子轨道表示式：
能级符号
能量相同的原子 轨道（简并轨道）
原子轨道
“↑↓”代表自旋
单电子
相反的电子对 （未成对电子）