【教学课件】第1节 原子结构 第3课时 示范课件

第3课时原子结构第一章原子结构与性质第一节原子结构温故知新第n能层最大可容纳电子数为2n2，轨道总数为n2，由此我们大胆的猜测每个轨道最多可容纳的电子数为2。有什么实验证据支持这种猜想呢？这背后蕴含着怎样的一般性原理呢？五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.电子自旋与泡利原理电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。它是一种微观粒子普遍存在的内在属性。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↑和↓表示自旋相反的电子。五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.电子自旋与泡利原理泡利不相容原理：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，他们的自旋相反。泡利原理是核外电子在轨道上排布必须遵循的原则W.Pauli1900~1958五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.电子自旋与泡利原理电子自旋概念的提出解决了原子结构理论中的诸多困惑，比如：①只有1个最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光谱里呈双线？②只有1个最外层电子的Ag原子飞行通过一个不对称磁场时会分为两束？③…………五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式轨道表示式又称电子排布图，它是表述电子排布的一种图式。在轨道表示式中，用方框表示原子轨道能量相同的原子轨道的方框相连能量相同的原子轨道也称为简并轨道箭头表示一种自旋状态的电子，称电子对，或称单电子或未成对电子箭头同向的单电子称自旋平行。通常在方框下方或上方标记能级符号。五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式H和He的基态原子轨道表示式如图所示根据示例，写出3-7号元素基态原子的轨道表示式HHe五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式LiBeB五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式按照排布规则，C原子的轨道表示式可能出现以下几种CCC五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式按照排布规则，N原子的轨道表示式可能出现以下几种NNN五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理2.电子排布的轨道表示式C和N在2p能级的电子出现了至少3种排布方式，这三种方式的能量相同么？哪种的能量最低？能量最低的排布有规律可循么？这种规律可以推广到其他元素的基态原子么？五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理3.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。洪特规则是洪特在诠释复杂原子光谱时，依据大量实验数据归纳出的经验规则。F.Hund1896~1997五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理3.洪特规则按照洪特规则，C、N基态原子的轨道表示式分别应为CN五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理3.洪特规则在轨道表示式中，简并轨道不做进一步区分，因此C也可写作下面这两种，它们是完全等价的。简并轨道上的电子自旋平行即可，即单电子全部用用向下的箭头表示也可以。CCC五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理3.洪特规则有同学认为，按照洪特规则，C基态原子的轨道表示式应该为请评价他的观点C洪特规则是针对电子填入简并轨道时如何“分占轨道”和“选择何种自旋状态”的情况，并不适用于电子填入能量不同的轨道。电子填入轨道顺序由构造原理确定。解析A表示的是氟的基态原子。B中同一个轨道里电子自旋平行，违反了泡利不相容原理，不存在这种电子排布。下列轨道表示式中哪个是氟的基态原子，为什么？课堂练习A.B.A解析A表示的是氧的基态原子。B中2p轨道的电子违反了洪特规则中的自旋平行，C中2p轨道的电子违反了洪特规则中的优先分占简并轨道。2.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子，为什么？课堂练习A.B.C.A（1）在从小到大书写1-20号元素的轨道表示式中，第一个需要用到泡利不相容原理的原子所对应的元素的元素符号是？【深度思考】五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理He分析思路：在同一个轨道中填入两个电子时就需要满足泡利原理，让两个电子自旋相反，故第一个需要用泡利原理的应该是在最低能级1s中填入两个电子，该元素为氦【深度思考】五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理（2）在从小到大书写1-20号元素的轨道表示式中，第一个需要用到洪特规则的原子所对应的元素的元素符号是？C分析思路：洪特规则是针对简并轨道的，按照构造原理，第一组简并轨道是2p能级，2p上只有1个电子不涉及分占轨道和自旋平行问题，故2p上至少有2个电子。此时电子构型为1s22s22p2，6个电子对应6号元素碳（3）在1-20号元素的基态原子的轨道表示式中，单电子数量最多的的原子所对应的元素的元素符号是？【深度思考】五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理N和P分析思路：单电子数量最多，一定是单电子占满了一组简并轨道中全部轨道，在1-20号元素中填充的简并轨道有2p和3p，他们应满足2p3和3p3，结合构造原理可知，两个原子的电子构型分别为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3，二者分别是7电子和15电子，故对应氮和磷。（4）在1-20号元素的基态原子的轨道表示式中，哪些不涉及洪特规则？【深度思考】五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理H、He、Li、Be、B、F、Ne、Na、Mg、Al、Cl、Ar、K、Ca分析思路：不涉及洪特规则可以分为三类①电子填入轨道不是简并轨道，如H、He、Li、Be这类②电子填入简并轨道但是只有1个单电子，如B、Al、F、Cl这类③电子填入简并轨道无单电子，如Ne、Ar这类构造原理解决了电子填入轨道顺序的问题，但是无法详细指出电子在不同轨道上的排布状态，轨道容纳电子数量的问题。泡利原理指出了每个轨道所能容纳的最大电子数洪特规则指出了电子填入简并轨道时遵循的规则基于上述3条规律，我们就可以用轨道表示式更精细的表达核外电子排布及每个能级中电子的运动状态。【总结】五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理课堂小结1.构造原理解决了电子