第一章第一節(jié)第4課時泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理課件高二下學期化學人教版選擇性必修

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

泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理通過之前的學習，我們知道一個原子軌道最多可以容納兩個電子，且這兩個電子的空間運動狀態(tài)是相同的。那么，為什么一個軌道可以容納兩個電子呢？這兩個電子的運動狀態(tài)完全相同嗎？PART01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.電子自旋1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實驗事實提出假設(shè)：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)，叫做自旋。斯特恩-蓋拉赫實驗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，最早通過斯特恩-蓋拉赫在實驗中證實。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.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。注意：①電子的運動狀態(tài)包括空間運動狀態(tài)和自旋兩個方面；②任何原子中都不可能有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理1.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。電子的運動狀態(tài)種數(shù)=電子數(shù)電子的空間運動狀態(tài)種數(shù)=電子所占軌道數(shù)01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理2.泡利原理1925年，泡利正式提出，在一個原子軌道里最多只能容納2個電子，它們的自旋方向相反，這個原理被稱為泡利原理，又稱泡利不相容原理。泡利我們之前學習了用電子排布式表示電子在能級中的排布，那么電子在原子軌道中的排布，以及電子的自旋應(yīng)該如何表示呢？01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書寫要點:①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；01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書寫要點:②各軌道按照離核由近到遠，從左到右依次排列，且在方框的上方或下方用能級符號表示軌道所屬能級；01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：書寫要點:③用箭頭表示處于特定自旋方向的電子。④畫出的能級可以上下錯落，以表達能量高低不同。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：電子對單電子（未成對電子）箭頭同向的單電子稱自旋平行01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理一、電子自旋與泡利原理3.電子排布的軌道表示式軌道表示式（又稱電子排布圖）是表述電子排布的一種圖式，如氧的基態(tài)原子的軌道表示式如下：思考：氧的基態(tài)原子的軌道表示式是否有其他的畫法？01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理二、洪特規(guī)則1925年，洪特在詮釋復(fù)雜原子光譜時，得出了判斷基態(tài)原子光譜項三條經(jīng)驗規(guī)律，后人歸并簡化成一條：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則。1.內(nèi)容如圖所示的兩種氧原子的軌道表示式違背了洪特規(guī)則，因而是錯誤的。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理二、洪特規(guī)則2.注意①洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子。例1.寫出Fe3+和Cl-的軌道表示式。②洪特規(guī)則是針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量不同的軌道。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理三、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。1.能量最低原理實際上，整個原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。當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，進而使原子整體能量最低。01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理三、能量最低原理當簡并軌道上的電子排布為全充滿（p6、d10、f14）、半充滿（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）狀態(tài)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性，這就是洪特規(guī)則的特例。2.洪特規(guī)則的特例如Cr和Cu的價層電子排布：Cr:3d44s23d54s1

Cu:3d94s23d104s1

01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理表示方法以硫(S)為例原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式電子排布式簡化電子排布式價電子排布式軌道表示式（電子排布圖）軌道表示式價電子軌道表示式基態(tài)原子核外電子排布的表示方法總結(jié)1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p401泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例2.下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________(填序號，下同)，違反能量最低原理的是____，違反洪特規(guī)則的是____，違反泡利原理的是____。①④⑤②⑥③01泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例3.按要求完成下列填空：(1)11Na的電子排布式為____________；(2)20Ca的價層電子排布式為____；(3)35Br－的離子結(jié)構(gòu)示意圖為__________；(4)8O的軌道表示式為__________________________；(5)9F的價層軌道表示式為____________________。1s22s22p63s14s201泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理例4.從能量角度來看，F(xiàn)e3+比Fe2+的穩(wěn)定性更_____(填“強”或“弱”)，從原子結(jié)構(gòu)角度分析其原因是___________________________________________________________。強基態(tài)Fe3+的價層電子排布為3d5，3d軌道處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)例5.第四周期元素的基態(tài)原子中，___原子