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下学期化学人教版选择性必修

第一章

原子结构与性质

第一节原子结构第4课时

泡利原理、洪特规则、能量最低原理通过之前的学习，我们知道一个原子轨道最多可以容纳两个电子，且这两个电子的空间运动状态是相同的。那么，为什么一个轨道可以容纳两个电子呢？这两个电子的运动状态完全相同吗？PART01泡利原理、洪特规则、能量最低原理01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理1.电子自旋1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态，叫做自旋。斯特恩-盖拉赫实验自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，最早通过斯特恩-盖拉赫在实验中证实。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理1.电子自旋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，常用上下箭头(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。注意：①电子的运动状态包括空间运动状态和自旋两个方面；②任何原子中都不可能有两个运动状态完全相同的电子。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理1.电子自旋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，常用上下箭头(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。电子的运动状态种数=电子数电子的空间运动状态种数=电子所占轨道数01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理2.泡利原理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，它们的自旋方向相反，这个原理被称为泡利原理，又称泡利不相容原理。泡利我们之前学习了用电子排布式表示电子在能级中的排布，那么电子在原子轨道中的排布，以及电子的自旋应该如何表示呢？01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理3.电子排布的轨道表示式轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下：书写要点:①用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理3.电子排布的轨道表示式轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下：书写要点:②各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列，且在方框的上方或下方用能级符号表示轨道所属能级；01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理3.电子排布的轨道表示式轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下：书写要点:③用箭头表示处于特定自旋方向的电子。④画出的能级可以上下错落，以表达能量高低不同。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理3.电子排布的轨道表示式轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下：电子对单电子（未成对电子）箭头同向的单电子称自旋平行01泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、电子自旋与泡利原理3.电子排布的轨道表示式轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氧的基态原子的轨道表示式如下：思考：氧的基态原子的轨道表示式是否有其他的画法？01泡利原理、洪特规则、能量最低原理二、洪特规则1925年，洪特在诠释复杂原子光谱时，得出了判断基态原子光谱项三条经验规律，后人归并简化成一条：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，称为洪特规则。1.内容如图所示的两种氧原子的轨道表示式违背了洪特规则，因而是错误的。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理二、洪特规则2.注意①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。例1.写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，并不适用于电子填入能量不同的轨道。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理三、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。1.能量最低原理实际上，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。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排斥能，进而使原子整体能量最低。01泡利原理、洪特规则、能量最低原理三、能量最低原理当简并轨道上的电子排布为全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量和较高的稳定性，这就是洪特规则的特例。2.洪特规则的特例如Cr和Cu的价层电子排布：Cr:3d44s23d54s1

Cu:3d94s23d104s1

01泡利原理、洪特规则、能量最低原理表示方法以硫(S)为例原子结构示意图电子式电子排布式电子排布式简化电子排布式价电子排布式轨道表示式（电子排布图）轨道表示式价电子轨道表示式基态原子核外电子排布的表示方法总结1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p401泡利原理、洪特规则、能量最低原理例2.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是____，违反泡利原理的是____。①④⑤②⑥③01泡利原理、洪特规则、能量最低原理例3.按要求完成下列填空：(1)11Na的电子排布式为____________；(2)20Ca的价层电子排布式为____；(3)35Br－的离子结构示意图为__________；(4)8O的轨道表示式为__________________________；(5)9F的价层轨道表示式为____________________。1s22s22p63s14s201泡利原理、洪特规则、能量最低原理例4.从能量角度来看，Fe3+比Fe2+的稳定性更_____(填“强”或“弱”)，从原子结构角度分析其原因是___________________________________________________________。强基态Fe3+的价层电子排布为3d5，3d轨道处于较稳定的半充满状态例5.第四周期元素的基态原子中，___原子