1.1.3泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第一章

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)

課時3

泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理課堂導(dǎo)入回顧每個能級的原子軌道數(shù)和最多可容納的電子數(shù)，不難發(fā)現(xiàn)每個原子軌道中最多可容納兩個電子。那么，這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？在斯特恩-蓋拉赫實驗中，發(fā)現(xiàn)銀原子束(最外層只有一個電子)經(jīng)過不均勻磁場時會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，并最終在屏幕的垂直方向上形成了兩個上下對稱的非連續(xù)分布。至此，所有的粒子從理論上就都有了——自旋。課堂導(dǎo)入課堂學(xué)習(xí)自旋：電子除空間運動狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋，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。電子自旋：電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭(“↑”“↓”)表示自旋相反的電子。電子自旋與泡利原理泡利原理：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，這個原理也被稱為泡利不相容原理。1925年，兩個物理研究生提出電子自旋的概念，認(rèn)為契合了天才泡利的預(yù)測，于是就寫了一頁論文。沒想到的是，這個違背了愛因斯坦相對論的理論竟然還是對的，他們分別叫烏侖貝克(左)和高斯密特(右)。課堂學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)了泡利原理之后，我們知道了電子的運動狀態(tài)，便可以利用軌道表示式表述電子的排布情況。電子排布的軌道表示式軌道表示式：用方框(或圓圈)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)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子)。簡并軌道：能量相同的原子軌道；電子對：同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子；單電子：一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子；自旋平行(反平行)：箭頭同向(反向)的單電子稱為自旋平行(反平行)。課堂學(xué)習(xí)硅原子中有幾對電子對，幾個單電子，電子的空間運動狀態(tài)和運動狀態(tài)又有幾種？電子排布的軌道表示式鋁原子中有6對電子對，有2個單電子，有8種空間運動狀態(tài)，有14種運動狀態(tài)不同的電子。空間運動狀態(tài)：只考慮能層、能級和原子軌道三個方面，同一原子軌道內(nèi)的電子空間運動狀態(tài)相同，因此與電子占據(jù)原子軌道數(shù)相等；運動狀態(tài)：需要考慮能層、能級、原子軌道和自旋方向四個方面，因此與電子數(shù)相等。課堂學(xué)習(xí)電子排布的軌道表示式結(jié)合鋁原子的軌道表示式，你覺得如何書寫電子排布的軌道表示式，電子排布式與軌道表示式又有什么區(qū)別？用□或○代表一個原子軌道，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連；不同能級中的□或○要相互分開，同一能級中的□或○要相互連接；通常在方框下方或者上方標(biāo)記能級符號；整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致；箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個箭頭表示一個電子，“↓↑”稱電子對，“↓”或“↑”表示單電子，箭頭同向，自旋平行，箭頭相反，自旋相反。電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級中的排布，而軌道表示式(也稱電子排布圖)還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)。課堂學(xué)習(xí)觀察硅原子的軌道表示式，除了泡利原理，你還能發(fā)現(xiàn)什么排布規(guī)律？洪特規(guī)則：基態(tài)原子(基態(tài)離子)中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。洪特規(guī)則的特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系具有較低的能量和較強的穩(wěn)定性。例如24Cr的電子排布式1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1為半滿狀態(tài)，而29Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。洪特規(guī)則課堂學(xué)習(xí)能量最低原理根據(jù)洪特規(guī)則的特例，我們還能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。影響因素：整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。補充條件：當(dāng)相鄰能級能量差別不大時，有1～2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子排斥能，進(jìn)而使原子整體能量最低，例如所有副族的基態(tài)原子。至此我們知道了基態(tài)原子核外電子排布遵循的原理有泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，若是違背其中一條規(guī)則，則原子能量便不會處于最低狀態(tài)，即原子不穩(wěn)定。下列有關(guān)核外電子排布的式子不正確的是()A.24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的簡化電子排布式：[Ar]4s1C.N原子的電子排布圖：D.S原子的電子排布圖：課堂鞏固D下列說法錯誤的是()A.ns電子的能量可能低于(n-1)p電子的能量B.6C的電子排布式為1s22s22px2,違反了洪特規(guī)則C.電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理D.電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理課堂鞏固A課堂學(xué)習(xí)核外電子的表示方法我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多種表示核外電子的方法，你能列舉出來并說明它們的各自的含義嗎？結(jié)構(gòu)示意圖、電子排布式、簡化電子排布式、軌道表示式(電子排布式)、電子式。原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的圖示形式實例

電子排布式含義用數(shù)字在能級符號右上角標(biāo)明該能級上排布的電子數(shù)，并按照能層從左到右的順序排列的式子實例K：1s22s22p63s23p64s1課堂學(xué)習(xí)核外電子的表示方法簡化電子排布式含義為了避免電子排布式書寫過于煩瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號外加方括號表示實例K：[Ar]4s1軌道表示式(電子排布圖)含義每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子意義能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態(tài)實例Al：課堂學(xué)習(xí)核外電子的表示方法電子式含義化學(xué)中常在元素符號周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子，相應(yīng)的式子叫電子式實例

核外電子的表示方法多種多樣，且進(jìn)行書寫時也有可能涉及到基態(tài)原子、基態(tài)離子的書寫，除此之外還有核外電子排布與價層電子排布的區(qū)別，因此在解答相應(yīng)題目時一定要審清題意，按照題目設(shè)問進(jìn)行作答。課堂學(xué)習(xí)核外電子的表示方法未成對電子數(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經(jīng)過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們必須掌握前四周期元素的核外電子排布與價電子排布。課堂鞏固(1)17Cl的電子排布式：__________________________。(2)17Cl的價電子排布式：_________________________。(3)17Cl-的電子式：___________。(4)17Cl的價電子軌道表示式：__________________。(5)17Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖：________。(6)第四周期中最外層只有1個電子的所有基態(tài)原子的簡化電子排布式：______________________________。1s22s22p63s23p53s23p5[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1若將基態(tài)6C的電子排布式寫成ls22s22px2，它違背了(

)A．能量守恒原理 B．泡利原理

C．能量最低原理 D．洪特規(guī)則課堂鞏固D下列各項中，前面的能級先填入電子的為()①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA．①② B．②③ C．②④ D．③④B下列各原子或離子的電子排布式