泡利原理和洪特规则的应用

1.1 原子结构 第2课时 能量最低原理、泡利原理、洪特规则

练基础落实

知识点1 关于基态原子和激发态原子

1．以下电子排布式是基态原子的电子排布的是( )

①1s12s1 ②1s22s12p1

③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1

A．①② B．①③ C．②③ D．③④

2．当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( )

A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量

B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量

C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋状态相同

D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似

知识点2 电子云、原子轨道

3．下列说法正确的是( )

A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子是“8”字形

B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道

C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道

D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的

4．以下对核外电子运动状态的描述正确的是( )

A．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转

B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动

C．能层序数越大，s电子云的半径越大

D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定相同

5．下列说法中正确的是( )

A．s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状

B．p电子云的形状是对顶双球

C．L电子层有d轨道

D．2p轨道有一个未成对电子的基态原子和价电子排布为2s22p5的原子是同种元素的原子 知识点3 核外电子的排布规律

6．下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是(

)

7．基态原子的第5电子层只有2个电子，则该原子的第四电子层中的电子数肯定为( )

高二化学学案

原子结构（2）——能量最低原理 泡利原理 洪特规则

课时：1 编写人：卢镇芳 唐琳 审核人： 编号：2

【课时学习目标】

1了解原子核外电子的运动状态。

2.了解原子核外电子排布的能量最低原理，了解原子的基态、激发态与光谱之间的关系。.

3.了解核外电子排布的泡利原理和洪特规则。

4.了解核外电子运动、电子云轮廓图和原子核外电子运动的状态。

【问题导学】温馨提示：展示的正确理解，并不仅仅是展示成果。更重要的是展示你在解决问题过程中形成的思路和方法。哪怕是努力了但仍未成形的思路和方法，让已经在该问题上有突破的其他同学帮助你，从而发现自己的误区或不足，形成了更深刻的对知识和方法的认识理解，也是一种非常成功的展示。

节日里五彩斑斓的焰火，城市夜空中的激光灯，妆扮了暗夜中的天空，这艳丽的色彩与原子核外电子运动有何关系？认真读书．．．．方能完成下列问题！

1.阅读教材P7，说说你对能量最低原理．．．．．．的认识。在理解基态．．、激发态．．．、电子跃迁．．．．的基础上解释原子光谱．．．．产生的原因。

2.科学家对原子核外电运动特征的研究经历了一个漫长而不断深入的认识。（见章序言彩图部分。参照9~10页的图示）①相对于宏观物体的运动，电子在质量、运动速度和运动范围上有什么特点？②那么现在成熟的理论又是如何描述核外电子的运动的呢？借助概率和概率密度的概念说说你对电子云的认识。③说出能级、原子轨道、原子轨道数、原子轨道的名称、相应的电子云轮廓图（说明形状和取向）之间的联系。（要求逐一、详尽说明）

3①.完成P12“学与问”认识电子排布图。②自旋和反自旋指什么？如何表示？③泡利原理想说明什问题？如何表述？④什么是洪特规则？它说明了什么问题？⑤基态原子的电子的排布式有什么特点？举例说明。⑥说说电子排布式书写需要注意什么问题？

4.完成P12课后习题。（组内分工展示）

泡利原理、洪特规则、能量最低原理

1 电子自旋与泡利原理

温故

核外电子围绕原子核做高速运动，根据电子能量高低及运动区域的不同，将电子在核外空间的运动状态分别用能层、能级及原子轨道来描述。

（1）电子自旋

核外电子除绕核高速运动外，还像地球一样绕自己的轴自旋。电子自旋在空间有两种相反的取向——顺时针方向和逆时针方向，分别用“↑”和“↓”表示。

名师提醒

（1）自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。

（2）能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关。

（3）一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。

（2）泡利原理（又称泡利不相容原理）

在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理。如He：1s2，1s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 电子排布的轨道表示式

轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式：。

名师提醒

（1）在轨道表示式中，用方框（也可用圆圈）表示原子轨道，1个方框代表1个原子轨道，通常在方框的下方或上方标记能级符号。 （2）不同能层及能级的原子轨道的方框必须分开表示，同一能层相同能级（能量相同）的原子轨道（简并轨道）的方框相连书写。

（3）箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或称未成对电子）；箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。

（4）轨道表示式的排列顺序与电子排布式顺序一致，即按能层顺序排列。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。

（5）轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。

以Si原子为例，说明轨道表示式中各部分的含义：

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，这一规则是洪特根据原子光谱得出的经验规则，称为洪特规则。

第1页 共7页 泡利原理

在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。又称泡利原理、不相容原理引。

一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子。如氦原子的两个电子，都在第一层（K层），电子云形状是球形对称、只有一种完全相同伸展的方向，自旋方向必然相反。每一轨道中只能容纳自旋相反的两个电子，每个电子层中可能容纳轨道数是n2个、每层最多容纳电子数是2n2个。

洪特规则：

在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，即为洪特规则，又称为最多轨道原理。

一般：电子总是尽先自旋平行地分占不同轨道。如：

碳原子的轨道表示是：，而不是

特别提醒：等价轨道全空(p0、d0、f0)和全满时(p6、d10、f14)的结构，也具有较低能量和较大的稳定性。像铁离子Fe3+(3d5)和亚铁离子Fe2+(3d6)对比看，从3d6→3d5才稳定，这和亚铁离子不稳定易被氧化的事实相符合。根据洪特规则铬的电子排布式应为

1s22s22p63s23p63d54s1。

一、电子云和原子轨道

1、电子运动的特点：

①质量极小，带负电荷；

第2页 共7页 ②运动空间极小（直径约为10-10m）；

③高速运动，接近光速（3×1010m/s）。

2、电子云：表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型。

（1）氢原子1s电子云：

①形状：呈球形对称。

②分布：离核近处，密度大；离核远处，密度小。

③实质：电子在离核越近处，单位体积空间内电子出现机会多；

电子在离核越远处，单位体积空间内电子出现机会少。

（2）电子云轮廓图：表示电子云轮廓形状的图形。

（3）电子云的形状

第3页 共7页 ①s电子云：以原子核为中心的球形。

大小：1s＜2s＜3s＜4s

②p电子云：哑铃形。

有3 个相互垂直的伸展方向（取向）：Px、Py、Pz。