【高中化学】基态原子的核外电子排布原则 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一节原子结构人教版高中化学选必二

基态原子的核外电子排布原则目录洪特规则0304电子自旋与泡利原理01电子排布的轨道表示式0204能量最低原理原子轨道量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnpndnf最多可容纳的电子数原子轨道数目单轨道容纳电子数常用电子云轮廓图来形象的描述电子的空间运动状态能级符号nsnpndnf最多可容纳的电子数原子轨道数目单轨道容纳电子数1×23×25×27×212357222

每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态是否相同?资料在线电子自旋1925年，两个物理研究生，竟然搞出了电子自旋的概念，认为契合了天才泡利的预测，于是就整出了1页的论文。没想到的是，这个理论竟然违背了爱因斯坦相对论，其速度居然达到了光速10倍，偏偏还是对的！他们分别叫，乌仑贝克和古德斯密特。拍摄时间约为1928年

1925年，两名荷兰学生乌仑贝克和古德斯密特提出了电子自旋假设，很好地解释了反常塞曼效应。物理史上最嚣张的论文——1页乌伦贝克古德斯米特电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。1.电子自旋(1)电子自旋的取向：顺时针和逆时针两种取向（简称自旋相反）(2)符号表示：↑和↓表示自旋相反的电子一、电子自旋与泡利原理泡利原理在一个原子轨道里，最多只能容纳

个电子，它们的自旋

，也称泡利不相容原理。2相反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。常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。

因为每个原子轨道最多只能容纳2个电子且自旋状态相反。所以从能层、能级、原子轨道、电子自旋的四个方面来说明电子的运动状态时，

【练习】钠的基态原子核外共有

种能量不同的电子，有

种运动状态不同的电子。原子核外有几个电子就有几种运动状态一、电子自旋与泡利原理即在任何一个原子中找不到两个完全相同的电子。411二.电子排布的轨道表达式轨道表示式(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。如：氢和氧的基态原子电子排布式、轨道表示式为①概念②表示方法：1s2s2pH↑↓↑O1s↑↓↑↑H1s1O1s22s22p4原子轨道简并轨道：能量相同的原子轨道能级符号电子对↑↓单电子：未成对电子自旋平行不用标记电子数与“电子排布式”区分开HH1s1O1s22s22p4二、电子排布的轨道表示式用□或○代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连不同能级中的□或○要相互分开整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致通常在方框下方或者上方标记能级符号箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，↓↑”称电子对，“↓”或“↑”表示单电子，箭头同向，自旋平行，箭头相反，自旋相反电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电子在原子轨道中的自旋状态有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。练一练：1.请画出铝原子的轨道表示式铝原子外层有

个电子对，

有

个单电子。电子有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。13176运动状态=电子数空间运动状态（原子轨道）=轨道数之和基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。(能量相同的原子轨道)（自旋方向相同）三、洪特规则洪特规则（洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，并不适用电子填入能量不同的轨道）××2p3的电子排布图√↑↓LiBeBC↑↓1s2s↑↓↑↑↓↑↓1s2s↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑2p1s2sNO↑↓↑↓1s2s↑↑↑2p↑↓↑↓1s2s↑↑↑↓2pF↑↑↑↓↓↑↓1s2s2p↑↓第二周期元素原子的电子排布图（即轨道表示式）三、洪特规则课本P16：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？AB√CB违反了泡利原理A√违反了洪特规则根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。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。能量较低状态稳定全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）注：在简并轨道上的电子排布处于全满、半充满、全空状态，具有较低的能量和较大的稳定性。三、洪特规则4s3d↑↑↑↑↑↑24Cr↑↓4s↑↑↑3d↑4s3d↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓29Cu↑↓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洪特规则特例1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1

47Ag79Au1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1d轨道全充满d轨道全充满【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式？O↑↓2s↑↑↑↓2pF↑↑↑↓↓2s2p↑↓【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式？C↑↓2s↑↑2p——自然界的普适规律四：能量最低原理

多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。a.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(如所有主族元素的基态原子);b.而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。核电荷数电子数电子状态共同决定整个原子的能量所有电子排布规则都需要满足能量最低原理规则1：能量最低原理规则2：泡利原理规则3：洪特规则洪特规则特例(洪特规则的补充)原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。总结：

基态原子核外电子的排布遵循的规则实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。填多少怎么填1.为什么基态氦原子的电子排布式时1s2而不是1s12s1？2.为什么基态氮原子的轨道表达式是，而不是？3.为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？课本P16：思考与讨论要满足能量最低原理要满足洪特规则要满足能量最低原理【练习】判断下列例子中违反了什么规律？电子排布式(21Sc):1s22s22p63s23p63d3电子排布式(22Ti):1s22s22p63s23p10电子排布式(6C):1s22s22px2违反了能量最低原理违反了能量最低原理违反了泡利原理违反了泡利原理违反了洪特规则违反了洪特规则表示方法原子结构示意图

电子式

电子排布式简化电子排布式价层电子排布电子排布的轨道表示式(电子排布图)价层电子的轨道表示式以硫(S)为例1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p4专题：基态原子核外电子排布的表示方法

(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为________。3s23p2(2)[2021·广东，20(1)]基态硫原子价层电子排布式为_______。3s23p4(3)[2021·海南，19(1)]基态锰原子的价层电子排布式为_______。3d54s2(4)[2021·湖南，18(1)节选]基态硅原子最外层的轨道表示式为______________。(5)[2021·山东，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态有___种。9真题填空：2.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法错误的是(

)A．该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子B．该元素原子的最高能层符号为NC．该元素原子核外电子有18种空间运动状态D．该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4D运动状态=电子数空间运动状态=轨道数之和√3.某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了A.泡利原理 B.能量最低原理C.洪特规则 D.构造原理A．Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2B．As的价电子排布图：C．Fe的原子结构示意图：D．Mn2＋的价电子排布图：4.下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是√√5.下列氮原子的电子排布图中，属于激发态，且能量最高的是6.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。15P：_____________________________________，有

个电子对，有

个单电子。25Mn：___________________________________________________，有

种空间运动状态，有

个单电子，属于半充满状态。63155（1）有1个未成对电子：（2）有2个未成对电子：（3）有3个未成对电子：（4）有4个未成对电子：（5）有5个未成对电子：（6）有6个未成对电子（最多）：1-36号元素中，原子核外未成对电子数与价电子排布之间的关系ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)；ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；Sc、Cu