电子云与原子轨道、泡利原理、洪特原理、能量最低原理高中化学人教版（2019）选择性必修2

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特原理、能量最低原理1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。2.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述。课程目标[新课•导入]原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？量子力学1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行，然而到了1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。[基础•初探]1.电子云(1)概率密度用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则

称为概率密度，用ρ表示。(2)电子云由于核外电子的

分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。换句话说，电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。概率密度[基础•初探](3)电子云轮廓图②s电子、p电子的电子云轮廓图①含义：绘制电子云轮廓图的目的是表示

轮廓的形状，对核外电子的空间状态有一个形象化的简便描述。如1s电子云轮廓图的绘制：s能级的电子云轮廓是

，只有一种空间伸展方向。p能级的电子云轮廓是

，有三种空间伸展方向。同一原子的s电子的电子云轮廓图Px、Py、Pz上的电子云轮廓图电子云球形哑铃形[基础•初探](1)定义量子力学把电子在原子核外的一种

状态称为一个原子轨道。各能级的一个伸展方向的

即表示一个原子轨道。2.原子轨道能层能级原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图的性质与取向形状取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz哑铃形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz哑铃形相互垂直3d5………………空间运动电子云轮廓图[基础•初探]能层能级原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图的性质与取向能层能级N4s14s球形4p34px、4py、4pz哑铃形相互垂直4d5………………4f7………………………………………………(2)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越

。大[基础•初探]②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越

。(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目1357大(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状

，只是半径

。能层序数n越大，原子轨道的半径

。如：(2)s能级只有

个原子轨道。p能级有

个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量

。(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系是原子轨道为

个。原子轨道与能层序数的关系相同不同越大31n2相同[基础•初探]3.泡利原理、洪特规则、能量最低原理(1)电子自旋与泡利原理①自旋：电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋状态相反的电子。②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳

个电子，而且它们的自旋状态

，这个原理由泡利首先提出，称为泡利原理。如He:1s轨道里的2个电子自旋相反，即一个电子顺时针运动，而另一个电子逆时针运动。2相反[基础•初探](2)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些种图式，以铝原子为例，电子排布图中各符号、数字的意义如下：在电子排布图中也可以用圆圈表示一个原子轨道，如Na：或写成[Ne][基础•初探](3)洪特规则当电子排布在同一能级(能量相同)的不同轨道时，总是

占据一个轨道，而且自旋方向

。如碳原子的电子排布图是

，而不是。优先单独相同试写出铬(24Cr)的价电子排布、铜(29Cu)的价电子排布。铬(24Cr)的价电子排布：1s22s22p63s23p63d54s1铜(29Cu)的价电子排布：1s22s22p63s23p63d104s1特例：当同一能级上的电子排布为全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空状态（p0、d0、f0）时，具有较低的能量和较大的稳定性。(4)能量最低原理[基础•初探]在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量

的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“

”这一顺序)。最低1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p易错误区1.忽视能量最低原理如B：错写成2.忽略泡利原理如C：错写成3.忽略洪特规则如N：错写成或基础达标训练[课