第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
[素养发展目标]
1．能从原子微观层面理解原子的组成、结构等；能根据核外电子排布的表示方法，推导出对应的原子或离子。
2．结合原子核外电子排布规律，深层次地理解基态原子的核外电子排布所遵循的三大规则，建立观点、证据和结论之间的逻辑关系。
知识点 基态原子核外电子排布的三大规则
1．电子自旋与泡利原理
(1)自旋：微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性。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，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
(2)泡利原理(也称泡利不相容原理)：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。
2．电子排布的轨道表示式(电子排布图)
(1)书写规则
①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；
②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；
③在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
(2)示例
如基态Al原子的轨道表示式如下：
3．洪特规则
(1)含义：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。
(2)注意：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的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。
4．能量最低原理
(1)含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。
(2)整个原子能量的决定因素：核电荷数、电子数和电子状态。
(3)所有主族元素的基态原子：相邻能级能量相差很大，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低。
(4)所有副族元素的基态原子：相邻能级能量相差不太大，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。
1．基态铝原子的核外电子的运动状态共有几种？空间运动状态共有几种？
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。
洪特规则和泡利原理能量最低原理
The Hund’s rule and the Pauli exclusion principle are both
fundamental principles in quantum mechanics that govern the
arrangement of electrons in an atom. These principles play a crucial
role in determining the energy levels and stability of atoms and
molecules. Hund's rule states that when filling orbitals of the same
energy, electrons will occupy separate orbitals with parallel spins
before they start pairing up. This is based on the idea that electrons
repel each other due to their negative charge, and thus prefer to stay
in different orbitals. 洪特规则规定，在填充具有相同能量的轨道时，电子会在开始成对之前，占据具有平行自旋的不同轨道。这是基于电子由于其负电荷互相排斥的想法，并因此倾向于留在不同的轨道中。
On the other hand, the Pauli exclusion principle states that no two
electrons in an atom can have the same set of four quantum
numbers. Put simply, this means that each electron in an atom must
资料
资料（一） 第一课时 能层与能级 构造原理
基础巩固
1以下能级符号不正确的是( )
A.2d B.3s C.4p D.5f
答案：A
解析：根据构造原理,从第三能层开始出现d能级,A项错误。
24p能级中电子填充一半的元素原子,其原子序数是(
)
A.15 B.33 C.35 D.51
答案：B
解析：4p能级中电子填充一半的元素,其原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子序数为33。
339号元素钇的电子排布式应是下列排布中的( )
A.1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2
B.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1
C.1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2
D.1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1
答案：A
解析：根据构造原理,电子填入能级的先后顺序为4s、3d、4p、5s、4d,因此钇元素的最后3个电子分别填入5s、4d能级,故A项正确。
4下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A.Na+ 1s22s22p6 B.F 1s22s22p5
C.Cl-
1s22s22p63s23p5 D.Ar 1s22s22p63s23p6
答案：C
解析：本题考查的是依据构造原理书写电子排布式。s能级最多容纳2个电子,p能级最多可容纳6个电子,电子总是从能量低的能层、能级依次填充。Cl-应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构,所以Cl-的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。
5下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( )
A.1s<2s<3s B.2p<3p<4p
C.3s<3p<3d D.4s>3d>3p
答案：D
解析：在多电子原子中,从3d能级开始有“能级交错”现象,实际上4s能级能量低于3d,所以D项错。
6下列元素相关粒子的简化电子排布式中,前者一定是金属元素,后者一定是非金属元素的是( )
