泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理第4課時(shí)

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)

認(rèn)識(shí)基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則等。

核心素養(yǎng)1.通過認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布，辨識(shí)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.結(jié)合原子核外電子排布規(guī)律及核外電子排布的原則建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)能層數(shù)KLMNOPQn能級(jí)數(shù)1234567軌道多容納電子數(shù)281832507298為什么每個(gè)原子軌道中最多可容納2個(gè)電子？這2個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是什么樣呢？舊知回顧每個(gè)原子軌道最多只能容納

個(gè)電子，且它們的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相同的。2nn22n201泡利原理1、電子自旋(1)定義：電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱自旋相反，常用上下箭頭（“↑”“↓”）表示自旋相反的電子。電子除空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋。(2)兩種取向及表示方法：一、泡利原理③

一個(gè)原子中不可能存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的2個(gè)電子。(3)注意：①

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。②

電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子軌道有關(guān)。能層、能級(jí)、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)方面共同決定電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。電子的能量與能層、能級(jí)有關(guān)。2、泡利原理在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反，這個(gè)原理被稱為泡利原理(也稱泡利不相容原理)。

怎么填？3、電子排布的軌道表示式——電子排布的另一種方式軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式。H↑1s↑↓1s2s2p↑↓↑↓↑↑O（1）表示方法：1)方框/圓圈：表示___________相連的方框：表示___________方框的上/下方寫：__________箭頭：______________原子軌道能級(jí)符號(hào)一種自旋狀態(tài)的電子簡(jiǎn)并軌道3）各軌道按照離核由近到遠(yuǎn)，從左到右依次排列。

有時(shí)畫出的軌道上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。2）“↑↓”稱為電子對(duì)，“↑”或“↓”稱為單電子（或稱未成對(duì)電子）。

箭頭同向的單電子稱自旋平行。（2）軌道表示式中各符號(hào)數(shù)字的意義：↑↓1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓Si↑↓↑↑電子對(duì)：同一個(gè)原子軌道中，自旋方向相反的一對(duì)電子單電子：一個(gè)原子軌道中只有一個(gè)電子，即未成對(duì)電子

試寫出Li、Be、B的軌道表示式。Li1s↑↓↑2sBe1s↑↓↑↓2sB1s↑↑↓↑↓2s2p02洪特規(guī)則請(qǐng)寫出基態(tài)碳原子可能的軌道表示式。②C1s↑↑↑↓↑↓2s2p①C1s↑↓↑↓↑↓2s2p2p③C↑1s↑↑↓↑↓

2s2p④C↓1s↑↑↓↑↓

2s想一想基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行(單電子自旋方向相同)。（2）洪特規(guī)則是針對(duì)電子填入簡(jiǎn)并軌道而言的,并不適用于電子填入能量不同的軌道。

怎么填？二、洪特規(guī)則（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；2、注意事項(xiàng)：2p3的電子排布圖1、內(nèi)容：???1、下列軌道表示式中，哪個(gè)是硼的基態(tài)原子？為什么？2、下列軌道表示式中，哪個(gè)是氧的基態(tài)原子？為什么？【A】根據(jù)泡利原理，在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納兩個(gè)電子，它們自旋相反?！続】根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。思考與討論P(yáng)16寫出

Cr的電子排布式，并畫出

3d、4s的電子排布圖。Cr：1s22s22p63s23p63d54s13d4s↑↑↑↑↑↑3、洪特規(guī)則特例3d4s↑↓Cr↑↑↑↑3d4s↑Cr↑↑↑↑↑半充滿狀態(tài)3d4s↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓Cu全充滿狀態(tài)3d4s↑↓↑↑↓↑↓↑↓↑↓Cu??1）有少數(shù)元素的基態(tài)原子Cr、Cu的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。2）因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M、半充滿、全空狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f14半充滿:p3、d5、f7全空:p0、d0、f003能量最低原理——自然界的普適規(guī)律在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低，這就是能量最低原理。整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。a：相鄰能級(jí)能量相差很大時(shí)，電子填入能量較低的能級(jí)可使原子能量最低。如所有主族元素的基態(tài)原子。b：當(dāng)相鄰能級(jí)能量差別不大時(shí)，有1-2個(gè)電子填入能量稍高的能級(jí)可能反而降低電子的排斥能，進(jìn)而使原子整體能量最低。如所有副族元素的基態(tài)原子。三、能量最低原理1、內(nèi)容：2、影響因素：↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s結(jié)論：基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。違背任意一個(gè)，能量就不是最低，就不是基態(tài)。鐵原子的軌道表示式（1）為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1？（2）為什么基態(tài)氮原子的電子軌道表示式是,而不是

？（3）為什么基態(tài)Sc的價(jià)電子排布是3d14s2，而不是4s3

？泡利原理和能量最低原理泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理泡利原理和能量最低原理思考與討論P(yáng)16

泡利原理、洪特規(guī)則能量最低原理洪特規(guī)則泡利原理在一個(gè)原子軌道里：最多只能容納______個(gè)電子，它們的自旋________2相反基態(tài)原子：填入__________的電子總是____________，且__________。簡(jiǎn)并軌道先單獨(dú)分占自旋平行構(gòu)造原理：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p量子力學(xué)的發(fā)展19世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)在描述微觀系統(tǒng)時(shí)的不足越來越明顯。量子力學(xué)是在20世紀(jì)初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫?qū)づ堇?、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費(fèi)米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學(xué)家共同創(chuàng)立的。第三排：奧古斯特·皮卡爾德、E.Henriot、保羅·埃倫費(fèi)斯特、Ed.Herzen、ThéophiledeDonder、歐文·薛定諤、E.Verschaffelt、沃爾夫?qū)づ堇?、沃納·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里淵第二排：彼得·德拜、馬丁·努森、威廉·勞倫斯·布拉格、HendrikAnthonyKramers、保羅·狄拉克、亞瑟·康普頓、路易·德布羅意、馬克斯·波恩、尼爾斯·玻爾第一排：歐文·朗繆爾、馬克斯·普朗克、瑪麗·居里、亨得里克·洛侖茲、阿爾伯特·愛因斯坦、保羅·朗之萬、Ch.E.Guye、C.T.R.威爾遜、O.W.里查森1927年第五屆索爾維會(huì)議課外拓展專題：原子核外電子排布的表示方法

原子(離子)結(jié)構(gòu)示意圖意義將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子實(shí)例

電子排布式意義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)實(shí)例Al：1s22s22p63s23p1簡(jiǎn)化電子排布式意義為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示實(shí)例Al：[Ne]3s23p1價(jià)電子排布式意義主族元素的價(jià)層電子指最外層電子，價(jià)層電子排布式即外圍電子排布式，副族元素還包括次外層的d電子及次次外層的f電子實(shí)例Al：3s23p1；Cu：3d104s1軌道表示式（電子排布圖）意義每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道,每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子實(shí)例Al專題：原子核外電子排布的表示方法

表示方法原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式簡(jiǎn)化電子排布式價(jià)電子排布式電子排布圖價(jià)電子排布圖

以硫(S)為舉例S：1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p4S：3s23p4基態(tài)原子核外電子排布的表示方法S：——七圖式2、按要求填空。(1)17Cl的電子排布式：__________________________。(2)17Cl的價(jià)電子排布式：_________________________。(3)17Cl－的電子式：___________。1、以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是()A. B.C.1s