【课件】原子结构第4课时-核外电子排布原理 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一章原子结构与性质第一节原子结构

课时4核外电子排布规律一、电子自旋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有什么差异呢？典型实验现象：钠原子光谱实验斯特恩-盖拉赫实验发现了银原子束经过不均匀磁场，产生了偏转，并最终在屏幕垂直方向上，形成了两个上下对称的非连续分布。至此，所有的粒子从理论上就都有了——自旋。一、电子自旋1925年，乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设：电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。

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，常用上下箭头（“↑”“↓”）表示自旋相反的电子。一、电子自旋通过前面的学习，我们知道：核外电子排布在原子轨道中，你知道它们是按照什么规律排布的呢以及核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？二、轨道表示式电子排布的轨道表示式(电子排布图)1、用方框（或圆圈）表示原子轨道；2、能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连；3、用“↑”或“↓”表示轨道内电子的自旋取向4、轨道上方或下方标识能级序号取决于能层和能级，如2p能级的三个轨道电子排布式电子排布图11Na1s22s22p63s1↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s5、有时能级上下错落表达能量的高低↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3sNa二、轨道表示式【例1】请写出基态氢原子的轨道表示式。H1s或：H1s不要忘记能级符号！【例2】请写出基态氦原子可能的轨道表示式。He1s或：He1s或：He1s【任务1】书写1-36号基态原子的轨道表示式。三、排布规律——泡利原理一个轨道最多只能容纳两个电子且同一轨道内的两个电子自旋方向相反（即一个电子为顺时针取向，另一电子为逆时针取向）①自旋是电子的一种状态，是其内在属性。②遵循泡利原理的核外电子排布方式是相对稳定的。排布规律一：泡利原理（泡利不相容原理）三、排布规律——泡利原理【例1】请写出Li、Be、B的轨道表示式。Li1s2sBe1s2sB1s2s2p【例2】请写出基态碳原子可能的轨道表示式。C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p三、排布规律——洪特规则基态原子中，电子填入简并轨道，总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。弗里德里希·洪特①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言，不适用于电子填入能量不同的轨道排布规律二：洪特规则三、排布规律——洪特规则1、下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？↑↓↑↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑↓↓↑1s2s2p1s2s2pA、B、↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2pC、↑↓↑↓↑↓↓↓1s2s2pD、同一个原子轨道:只有一个电子电子对自旋方向相反的一对电子单电子有

对电子对，有

个单电子。有

种空间运动状态，有

种运动状态不同的电子。轨道数电子数3258三、排布规律——洪特规则请写出24Cr和29Cu元素的轨道表示式Cr和Cu的价电子排布均不符合构造原理，但源自事实，其原因是什么呢？24Cr↑4s↑↑↑3d↑↑能量相近的简并轨道中，电子排布为全充满、半充满或全空的状态是能量较低的稳定状态，此为洪特规则的特例。↑↓4s↑↑↑3d↑4s3d29Cu↑↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓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三、排布规律——洪特规则特例排布规律三：能量最低原理内容：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据

的原子轨道，使整个原子的能量最低。能量最低因素：整个原子的能量由

、

和

三个因素共同决定。

核电荷数电子数电子状态能量最低原理的补充：当相邻能级能量差别不大时，有1～2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子排斥能，进而使原子整体能量最低。例如：所有副族元素的基态原子。三、排布规律——能量最低原理【任务2】指出1-36号基态原子的未成对电子数。未成对电子数及其占据的原子轨道元素符号及价电子排布14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s1第四周期未成对电子数规律巩固练习——未成对电子数1、为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1?3、为什么基态Sc的价电子是3d14s2，而不是4s3?不满足能量最低原理不满足构造原理2、为什么基态氮原子的轨道表示式是，而不是?不满足洪特规则↑↓↑↓↑↑↑1s2s2p↑↓↑↓↑↑↓1s2s2p巩固练习——未成对电子数1s↑↑↑↑↓2s2pA1s↑↑↓↑↓2s2pB1s↑↓↑↓↑↓↑2s2pC1s↑↑↓↑↑↑2s2pD4、以下原子不属于基态原子的是（

）不满足泡利原理基态原子不满足洪特规则不满足构造原理ACD巩固练习——未成对电子数1s↑↑↓2s2pA1s↑↑↓2s2pB1s↑↓↑2s2pC1s↑↓↑2s2pD1个电子1s→2s还有1个电子1s→2p1个电子1s→2s5、以下锂原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是（），能量最低的是（

）基态原子2个电子1s→2pCD轨道表示式可以表示原子核外电子的排布和运动状态，同时可以判断原子处于基态或是激发态。巩固练习——未成对电子数量子力学的发展19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。第一排：欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽·居里、亨得里克·洛仑兹、阿尔伯特·爱因斯坦、保罗·朗之万、Ch.E.Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森第二排：彼得·德拜、马丁·努森、威廉·劳伦斯·布拉格、HendrikAnthonyKramers、保罗·狄拉克、亚瑟·康普顿、路