1.1.4泡利原理、洪特规则 和能量最低原理（课件21张）-人教版（2019）高中化学选择性必修二

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

和能量最低原理人教版•化学•2019选择性必修2知道泡利原理和洪特规则，能书写1〜36号元素的基态原子的轨道表示式。理解能量最低原理，知道基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理，能解释一些元素的基态原子的核外电子排布不遵循构造原理的原因。学习目标温故而知新铁元素有两种常见的离子存在形态：Fe2+、Fe3+。它们的核外电子排布存在怎样的差异呢？向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Fe2+：1s22s22p63s23p63d6Fe3+：1s22s22p63s23p63d5思考与交流为什么每个原子轨道中最多可容纳两个电子？能层KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…能级数1234…各能级轨道数1131351357…各能层轨道数14916…最多容纳电子数281832…斯特恩-盖拉赫实验在实验中发现了银原子束经过不均匀磁场，产生了偏转，并最终在屏幕垂直方向上，形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。1.电子自旋与泡利原理1925年，两个荷兰年轻人提出：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头（“↑”和“↓”）表示自旋相反的电子。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。一、核外电子排布规律——泡利原理、洪特规则、能量最低原理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，它们自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。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。2.电子排布的轨道表示式（电子排布图）

轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式。用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连，箭头（↑↓）表示一种自旋状态电子。↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓1s↑↓↑↓↑↑1s22s22p4O2s2p1s2s2p原子轨道能级符号自旋状态的电子电子对单电子自旋平行简并轨道电子排布图1s22s22p63s1Na能级上下错落表达能量的高低H1s1He1s2↑1s↓1sH或H↑↓1s↑↑1s↓↓1sHe↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3sNa思考与讨论请同学们尝试书写6、7、9号元素的基态原子的电子排布式和轨道表示式。1s22s22p2C1s22s22p3N1s22s22p5F↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p1s2s2p1s2s2p↑↓↑↓↑↑↓↑↑↓2p2p2p哪种排布结果更符合实际呢？3.洪特规则弗里德里希·洪特

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。52%45%70%2p3的电子排布为

不能为2p4的电子排布为

不能为↑↓↑↓↑↓↑↓2p使用范围2.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1.洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子思考与讨论请同学们尝试书写6、7、9号元素的基态原子的电子排布式和轨道表示式。↑↓↑↓↑↑1s22s22p2C↑↓↑↓↑↑↑1s22s22p3N↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s22s22p5F1s2s2p1s2s2p1s2s2p↑↓↑↓↑↑↓↑↑↓2p2p2p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。相对稳定的状态全充满：p6、d10、f14半充满：p3、d5、f7全空：p0、d0、f024Cr↑4s↑↑↑3d↑↑↑↓4s↑↑↑3d↑4s3d29Cu↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓4s↑↓↑↓↑↓3d↑↓↑只有一组全满的简并轨道有两组半满的简并轨道只有一组全满的简并轨道有一组全满、一组半满的简并轨道不满足能量最低原理不满足洪特规则不满足泡利原理思考与讨论1.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？2.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？↑↓↑↓↑↑↑↓↓↑1s2s2p1s2s2pA.B.↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓↓↑1s2s2p1s2s2pA.B.↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2pC.↑↓↑↓↑↓↓↓1s2s2pD.思考与讨论请同学们尝试书写13〜18号元素的基态原子的轨道表示式。↑↓↑↑↓↑↑3s3p3s3pAlSi↑↓↑↑↑3s3pP↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↑3s3pS↑↓↑↓↑↓↑3s3pCl↑↓↑↓↑↓↑↓3s3pAr↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p4.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，这就是能量最低原理。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。(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。整个原子的能量是由____________、____________和___________三个因素共同决定。当相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低；而当相邻能级能量相差不太大时，1〜2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子之间的相互排斥而使整个原子的能量最低。总之，基态原子的核外电子排布遵循________________、____