1.1.4 基態(tài)原子的核外電子排布原則 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學(xué)年第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第4課時基態(tài)原子的核外電子排布原則能層KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p...最多電子數(shù)2262

61026101426原子軌道數(shù)1131

35135713每個原子軌道最多只能容納

個電子2為什么一個軌道允許容納2個電子呢？

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第4課時基態(tài)原子的核外電子排布原則PART01PART02結(jié)合原子核外電子排布規(guī)律及核外電子排布的原則建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。認(rèn)識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則等。學(xué)會書寫1~36號元素基態(tài)原子核外電子排布的軌道表示式。鈉原子光譜實(shí)驗(yàn)589.0589,6雙線氫原子光譜實(shí)驗(yàn)雙線資料卡片只有1個最外層電子的堿金屬原子光譜會在光譜里呈現(xiàn)雙線斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束提出猜想

：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運(yùn)動狀態(tài)1925年：烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出概念“電子自旋”，電子除了空間運(yùn)動狀態(tài)外，還存在一種運(yùn)動狀態(tài)叫自旋。地球公轉(zhuǎn)示意圖[任務(wù)一]認(rèn)識電子自旋1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出假設(shè)：電子除了空間運(yùn)動狀態(tài)外，還存在一種運(yùn)動狀態(tài)叫自旋。(1)電子自旋的取向：順時針和逆時針兩種取向（簡稱自旋相反）(2)符號表示：↑和↓表示自旋相反的電子1.電子自旋②電子能量與能層、能級有關(guān)，電子的空間運(yùn)動狀態(tài)與原子軌道有關(guān)，能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)。③一個原子中不可能存在運(yùn)動狀態(tài)完全相同的2個電子注：①自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。描述核外電子的運(yùn)動狀態(tài)①能層②能級③電子云空間伸展方向④電子自旋狀態(tài)原子軌道1、某基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4，下列說法錯誤的是()A．該元素原子核外共有34個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子B．該元素原子的最高能層符號為NC．該元素原子核外電子有18種空間運(yùn)動狀態(tài)D．該元素原子價層電子排布式為3d104s24p4D運(yùn)動狀態(tài)=電子數(shù)空間運(yùn)動狀態(tài)=軌道數(shù)之和原子光譜能量量子化能級能層原子結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)造原理原子軌道電子排布式Na1s22s22p63s1電子自旋問題：核外電子在原子軌道中的排布應(yīng)該如何表示呢？軌道表示式知識回顧2.軌道表示式（電子排布圖）：是表述電子排布的一種圖示。

表示方法：用方框（也可用圓圈）表示原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連，箭頭（↑↓）表示一種自旋狀態(tài)電子。

通常應(yīng)在方框下方或上方標(biāo)記能級符號，有時畫出的能級上下錯落，以表達(dá)能量高低不同?！?s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓Al↑

HH1s1O1s22s22p4原子軌道簡并軌道：能量相同的原子軌道電子對單電子(未成對電子)自旋平行能級符號常用軌道表示式研究原子的核外電子在原子軌道中的排布。如氫和氧的基態(tài)原子的軌道表示式為練一練：1.請畫出鋁原子的軌道表示式鋁原子外層有

個電子對，

有

個單電子。電子有

種空間運(yùn)動狀態(tài)，有

種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子。131762.下列基態(tài)碳原子的軌道表示式哪個是正確的？①C1s↑↓↑↓↑↓2s2p②C1s↑↑↑↓↑↓2s2p2p③C↑1s↑↑↓↑↓

2s2p④C↓1s↑↑↓↑↓

2s√熟記第四周期未成對電子數(shù)規(guī)律

未成對電子數(shù)及其占據(jù)的原子軌道元素符號及價電子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s1歸納總結(jié)每個原子軌道里最多只能容納2個電子，而且自旋方向相反（用“↓↑”表示）

泡利原理原子中不能容納運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子泡利不相容原理為什么一個原子軌道里能容納兩個電子？[任務(wù)二]基態(tài)原子的核外電子排布原則1.泡利原理能級spdf原子軌道數(shù)1357最多容納電子數(shù)261014這個原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）。如2s2的電子排布圖為

,不能表示為

。填多少泡利原理在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反。C：1s22s22p2√洪特規(guī)則：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨(dú)

分占，且自旋平行。2.洪特規(guī)則當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道，而且自旋狀態(tài)相同。

怎么填基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。(能量相同的原子軌道)（自旋方向相同）如：2p3的電子排布為

：

不能為：2p↑↓↑↑↓LiBeBC↑↓1s2s↑↓↑↑↓↑↓1s2s↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑2p1s2sNO↑↓↑↓1s2s↑↑↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑↑↓2pFNe↑↑↑↓↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓1s2s2p↑↑↑↓↓↓↑↓第二周期元素原子的電子排布圖（即軌道表示式）1.下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子？為什么？↑↓↑↓↑1s2s2p√根據(jù)泡利原理，在一個原子軌道，最多容納2個電子，且他們的自旋相反。2.下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子？為什么？↑↓↑↓↑↓↑↑1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p√根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子里，填入簡并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。能量較低狀態(tài)穩(wěn)定全充滿（p6，d10，f14）全空時（p0，d0，f0）半充滿（p3，d5，f7）特例：在簡并軌道上的電子排布處于全滿、半充滿、全空狀態(tài)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Cu：1s22s22p63s23p63d94s2Cr：1s22s22p63s23p63d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d104s1√√Cr[Ar]3d54s1↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↑1s2s2p3s3p3d4s

3d簡并軌道半滿↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑↓1s2s2p3s3p3d4s

3d簡并軌道沒有半滿或全滿?Cr[Ar]3d44s2Cu[Ar]3d104s1↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s3p3d4s

↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↓1s2s2p3s3p3d4s

3d簡并軌道全滿3d簡并軌道沒有半滿或全滿?Cu[Ar]3d94s2

洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子，洪特規(guī)則適用于電子填入簡并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道。試寫出Fe3+和Cl-的軌道表示式。Fe3+Cl-[Ar]3d5↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑↑[Ne]3s23p61s2s2p3s3p

3d

↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s3p

3.能量最低原理－－自然界的普適規(guī)律

多電子原子在基態(tài)時核外電子優(yōu)先占據(jù)能量最低的軌道。

相鄰能級能量相差很大時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低(如所有主族元素的基態(tài)原子);(對于1～36號元素來說，應(yīng)重點(diǎn)掌握和記憶“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”這一順序)。

而當(dāng)相鄰能級能量相差不太大時，有1~2個電子占據(jù)能量稍高的能級可能反而降低了電子排斥能而使整個原子能量最低(如所有副族元素的基態(tài)原子)。

基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。歸納總結(jié)注意書寫軌道表示式時，常出現(xiàn)的錯誤及正確書寫1.為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。根據(jù)構(gòu)造原理，3d能量大于4s能量，所以依據(jù)能量最低原理，電子填入能量低的能級可使整個原子的能量最低。提示深度思考2.下列有關(guān)碳原子的軌道表示式中，能量最低的是（

）A. B.C. D.

根據(jù)洪特規(guī)則，原子的核外電子在能量相同的軌道上排布時，電子盡可能分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同，這樣整個原子的能量最低。A中2p軌道上兩個電子擠在同一個軌道上；B、C中兩個軌道上電子的自旋狀態(tài)相反，均與洪特規(guī)則相違背；D中的排布符合洪特規(guī)則，能量最低。D解析深度思考3.寫出15P、25Mn的軌道表示式，并按要求填空。15P：