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

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(shí)

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第4課時(shí)能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)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。能層KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p...最多電子數(shù)2262

61026101426原子軌道數(shù)1131

35135713每個(gè)原子軌道最多只能容納

個(gè)電子2為什么一個(gè)軌道允許容納2個(gè)電子呢？為什么一個(gè)原子軌道里能容納兩個(gè)電子？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(1)電子自旋的取向：順時(shí)針和逆時(shí)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一、基態(tài)原子的核外電子排布原則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(gè)方面共同決定電子的運(yùn)動狀態(tài)。③一個(gè)原子中不可能存在運(yùn)動狀態(tài)完全相同的2個(gè)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。能級spdf原子軌道數(shù)1357最多容納電子數(shù)261014這個(gè)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2.泡利原理在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反。3.洪特規(guī)則當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)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）2p3的電子排布圖√XX能量較低狀態(tài)穩(wěn)定全充滿（p6，d10，f14）全空時(shí)（p0，d0，f0）半充滿（p3，d5，f7）注：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√√總結(jié)：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。HH1s1O1s22s22p44.軌道表示式（電子排布圖）：是表述電子排布的一種圖示。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1、用□或〇代表一個(gè)原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連。在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級。2、各軌道按照離核由近到遠(yuǎn)，從左到右依次排列。4、通常在方框下方或上方標(biāo)記能級符號。3、箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子，↓↑”稱電子

對，“↑”或“↓”表示單電子（或稱未成對電子），箭頭同向的單電子稱自旋平行。HH1s1O1s22s22p45、有時(shí)畫出的能級上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同?！齃iBeBC↑↓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）

練習(xí)1、請寫出Li、Be、B的軌道表示式?！齃iBeB↑↓1s2s↑↓↑↑↓↑↓1s2s↑2p1s2s2.下列軌道表示式中，哪個(gè)是硼的基態(tài)原子？為什么？3.下列軌道表示式中，哪個(gè)是氧的基態(tài)原子？為什么？答案：A。在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納兩個(gè)電子，它們自旋相反。答案：A?；鶓B(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。練一練：4.請畫出鋁原子的軌道表示式鋁原子外層有

個(gè)電子對，

有

個(gè)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。131765.下列基態(tài)碳原子的軌道表示式哪個(gè)是正確的？①C1s↑↓↑↓↑↓2s2p②C1s↑↑↑↓↑↓2s2p2p③C↑1s↑↑↓↑↓

2s2p④C↓1s↑↑↓↑↓

2s√洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言的,并不適用于電子填入能量不同的軌道。在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地先占據(jù)能量低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。因素：整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。5.能量最低原理－－自然界的普適規(guī)律鐵原子的電子排布圖↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s1.為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1？2.為什么基態(tài)氮原子的電子軌道表示式是，而不是？3.為什么基態(tài)鉀原子和鈣原子的價(jià)電子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理泡利原理注意：書寫軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及正確書寫1s↑↑↓2s2pA1s↑↑↓2s2pB1s↑↓↑2s2pC1s↑↓↑2s2pD基態(tài)原子1個(gè)電子1s→2s還有1個(gè)電子1s→2p1個(gè)電子1s→2s2個(gè)電子1s→2p4、以下鋰原子的軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是（），能量最低的是（）CD

例1.寫出5、6、7、8、9號元素的核外電子排布式。并記住各主族元素最外層電子排布式的特點(diǎn)(成對電子對的數(shù)目、未成對電子數(shù)和它占據(jù)的軌道)。[答案]B:1s22s22p1成對電子對的數(shù)目:2未成對電子數(shù):1未成對電子占據(jù)的軌道:2pC:1s22s22p2成對電子對的數(shù)目:2未成對電子數(shù):2未成對電子占據(jù)的軌道:2pN:1s22s22p3成對電子對的數(shù)目:2未成對電子數(shù):3未成對電子占據(jù)的軌道:2pO:1s22s22p4成對電子對的數(shù)目:3未成對電子數(shù):2未成對電子占據(jù)的軌道:2pF:1s22s22p5成對電子對的數(shù)目:4未成對電子數(shù):1未成對電子占據(jù)的軌道:2p例2.下列敘述正確的是(

)A.[Ar]3d64s2是基態(tài)鐵原子的電子排布B.鉻原子的電子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5C.銅原子的外圍電子排布式是3d94s2D.氮原子的電子排布圖是A

[解析]

B項(xiàng),書寫電子排布式,不能按填充順序書寫,而應(yīng)按照能層從左到右書寫;C項(xiàng),d軌道應(yīng)是全充滿時(shí)穩(wěn)定;D項(xiàng)違反了洪特規(guī)則。例3.下列關(guān)于硅原子的核外電子排布表示方法中,錯(cuò)誤的是(

)A.1s22s22p63s23p2B.[Ne]3s23p2C.D.[解析]A、B兩項(xiàng)是電子排布式,C、D兩項(xiàng)是電子排布圖,其中C項(xiàng)違背了洪特規(guī)則,故錯(cuò)誤。C(1)核外電子排布所遵循的規(guī)律①能量最低原理:電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道,使整個(gè)原子的能量最低。②泡利原理:在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子且自旋相反。③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?；鶓B(tài)原子核外電子排布的規(guī)則(2)構(gòu)造原理中的“能級交錯(cuò)”現(xiàn)象。從構(gòu)造原理示意圖可以看出,從第三能層就會出現(xiàn)能級交錯(cuò)現(xiàn)象,這是因?yàn)?d能級的能量高于4s能級。按能量最低原理,電子在進(jìn)入核外電子層時(shí),不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能級交錯(cuò),在次外層未達(dá)最大容量之前,已出現(xiàn)了最外層,而且最外層未達(dá)最大容量時(shí),又進(jìn)行次外層電子的填充,所以原子最外層和次外層電子數(shù)常常達(dá)不到最大容量。(3)洪特規(guī)則特例。有少數(shù)元素基態(tài)原子的電子排布對于排布原則有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如p6和d10)、半充滿(p3和d5)和全空(p0和d0)狀態(tài)時(shí),體系能量較低,原子較穩(wěn)定。如:Cr1s22s22p63s23p63d44s2(錯(cuò)誤);實(shí)際為1s22s22p63s23p63d54s1Cu1s22s22p63s23p63d94s2(錯(cuò)誤);實(shí)際為1s22s22p63s23p63d104s1表示方法原子結(jié)構(gòu)示意