1.1.4+泡利原理、洪特规则、能量最低原理+课件++2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

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、能量最低原理学习目标1、认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。2、能写出1~36号元素基态原子的轨道表示式，初步学会运用模型解决实际问题。新课导入能级spdf最多可容纳电子数261014原子轨道数1357单轨道容纳电子数2222

每个原子轨道中最多可容纳两个电子思考：为什么一个轨道可以容纳2个电子呢？这两个电子的运动状态有什么差异呢？问题：回顾s、p、d、f能级所能容纳的电子数，结合该能级的原子轨道数，你有什么发现？新课导入钠原子光谱实验最外层只有1个电子的碱金属原子光谱会在光谱里呈现双线斯特恩-盖拉赫实验最外层只有1个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”概念的提出电子除空间运动状态外，还有一种运动状态叫做自旋，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，分别用“↑”和“↓”表示自旋相反的电子。一、电子自旋与泡利原理1.电子自旋1925年，两位荷兰年青人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。②能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，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、电子自旋与泡利原理1.电子自旋思考:一个原子中能否存在运动状态完全相同的2个电子？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，不存在运动状态完全相同的2个电子。思考：基态氧原子核外有几个运动状态？有几种空间运动状态？85

在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。2.泡利原理

（也称泡利不相容原理）填多少二、电子排布的轨道表示式（1）轨道表示式是表述电子排布的一种图式。↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↑OH3.电子排布的轨道表示式(又称电子排布图)如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下：↑1s(2)在轨道表示式中，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，在方框的上方或下方用能级符号表示轨道所属能级。(3)各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列。二、电子排布的轨道表示式(4)箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称为电子对，“↑”或“↓”称为单电子（或称未成对电子）。箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。(5)有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。如钠的基态原子的轨道表示式如下：请写出B、C的轨道表示式。学习评价：↑↓1s↑↓↑↓↑↓↑↓Na2s2p↑3s三、洪特规则4.洪特规则基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。

怎么填70%适用范围：洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道基态碳原子可能的轨道表示式↑↑1s↑↑2s↑↑2p↑↑1s↑↑2s↑2p↑↑↑1s↑↑2s↑2p↑√三、洪特规则5.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。全充满：p6、d10、f14体系能量较低，原子较稳定半充满：p3、d5、f7全空：p0、d0、f0↑↑↑3d↑↑↑4s24Cr：只有一组全满的简并轨道↑↑↑3d↑↑↑4s有两组半满的简并轨道√体系能量较低，原子较稳定体系能量高，原子不稳定练习：请写出29Cu的价层电子的轨道表示式3d4s↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Cu四、能量最低原理6.能量最低原理——自然界的普适规律（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）。影响因素：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。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？Nb:4d45s1

Ru:4d75s1Rh:4d85s1W:5d46s2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，以上排布符合能量最低原理。所有电子排布规则都需要满足能量最低原理及时训练1.下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是A.

B.C.

D.解析根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。√及时训练2.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。15P：

，有

对电子对，有

个单电子。25Mn：_________________________________________________________

，有

种空间运动状态，有

个单电子，属于半充满。63155归纳总结核外电子排布常见错误(1)在书写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：①

(违反能量最低原理)；②

(违反泡利原理)；③

(违反洪特规则)；④

(违反洪特规则)。(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。课堂小结核外电子的运动状态核外电子的排布规律核外电子排布表示方法能量的量子化能层能级原子轨道电子自旋原子结构示意图构造原理电子排布式泡利原理洪特规则能量最低原理轨道表示式洪特规则特例核外电子排布的表示方法原子或离子结构示意图意义将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子实例电子式意义化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫电子式实例电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K

1s22s22p63s23p64s1核外电子排布的表示方法简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示实例K：[Ar]4s1价电子排布式意义主族：价层电子=最外层电子实例Al：3s23p1轨道表示式/电子排布图意义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态实例未成对电子数及其占据的原子轨道元素符号及价电子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s263d和4sCr：3d54s1第四周期未成对电子数规律(1)最外层只有1个未成对电子的元素(2)最外层有2个未成对电子的元素(3)最外层有3个未成对电子的元素(4)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)；ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)。ⅤA族(ns2np3：N、P、As)。Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。（1）有1个未成对电子：（2）有2个未成对电子：（3）有3个未成对电子：（4）有4个未成对电子：（5）有5个未成对电子：（6）有6个未成对电子：小结：1-36号元素中，原子核外未成对电子数与价电子排布之间的关系ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(n