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第4課時 泡利原理、洪特規則、能量最低原理
　
第一章 原子結構
第一節 原子結構
1、知道泡利原理和洪特規則，能書寫1 36號元素的基態原子的軌道表示式。
2、理解能量最低原理，知道基態原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規則和能量最低原理，能解釋一些元素的基態原子的核外電子排布不遵循構造原理的原因。
知識回顧
每個能級最多容納的電子數？
2×1、2×3、2×5、2×7······奇數序列的2倍
分別為ns np nd nf 能級里的原子軌道數
每個軌道最多只能容納2個電子
資料卡片：電子自旋
鈉原子光譜實驗
斯特恩-蓋拉赫實驗
提出猜想 ：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運動狀態
1925年：烏倫貝克和哥德斯密根據實驗事實提出概念“電子自旋”，電子除了空間運動狀態外，還存在一種運動狀態叫自旋。
只有1個最外層電子的堿金屬原子光譜會在光譜里呈現雙線
只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束
電子自旋
電子除空間運動狀態外，還有一種狀態叫做 。
在一個原子軌道里，最多只能容納_ _個電子，它們的自旋_______。這個原理被稱為泡利原理（也稱泡利不相容原理）
自旋
(1)自旋：
(2)泡利原理
電子自旋在空間有________________兩種取向，
簡稱_________。
自旋相反
用上下箭頭（ “↑”“↓” ）表示
順時針和逆時針
2
相反
1s2
1s
1s


如：He
一、電子自旋與泡利原理
自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質量一樣的內在屬性。
填多少
①電子的運動狀態
②一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的兩個電子
能層
能級
原子軌道
自旋狀態
【思考】電子的運動狀態可以從哪四個方面進行描述？
一個原子中是否存在兩個運動狀態完全相同的電子？
3.電子排布的軌道表達式
軌道表示式(又稱電子排布圖)是表述電子排布的一種圖式
用方框（也可用圓圈）表示原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連，箭頭（↑↓）表示一種自旋狀態電子。
①概念：
②表示方法：
1s
2s
2p
H
↑↓
↑
O
1s
↑↓
↑
↑
H 1s1
O 1s22s22p4
原子軌道
簡并軌道：能量相同的原子軌道
能級符號
電子對
↑↓
單電子：未成對電子
自旋平行
不用標記電子數
通常應在方框下方或上方標記能級符號
有時畫出能級的上下錯落，以表達能量的不同
電子排布圖中各符號數字的意義：
鋁原子外層有 個電子對，有 個單電子。
電子有 種空間運動狀態，有 種運動狀態不同的電子。
13
1
7
6
【注意】①電子的空間運動狀態=原子軌道數；
②電子運動狀態=電子數目。
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
↑↓
↑
↑
2p4
為何不是填入同一軌道呢？
1、 基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占且自旋平行，稱為洪特規則。
2p3的電子排布為 ：
1、洪特規則不僅適用于基態原子，也適用于基態離子，
2、洪特規則適用于電子填入簡并軌道，并不適用于電子填入能量不同的軌道。
2p
↑
↑
↑
2p
↑
↓
↑
2p
↑
↑↓
不能為 ：
洪特
↑↓
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
Na+
1s22s22p6
Na+
二.洪特規則
怎么填
2p4的電子排布為
不能為
↑↓ ↑ ↓
↑↓ ↑↓
2p
使用范圍
1.下列軌道表示式中哪個是硼的基態原子？為什么？
2.下列軌道表示式中哪個是氧的基態原子？為什么？
↑↓
↑↓
↑
1s 2s 2p
↑↑
↓↓
↑
1s 2s 2p
根據泡利原理，在一個原子軌道，最多容納2個電子，且他們的自旋相反。
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↓
1s 2s 2p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s 2s 2p
據洪特規則，基態原子里，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。
√
√
思考與討論
試一試：寫出Fe的電子排布式，并畫出3d、4s的電子排布式圖
26Fe :1s22s22p63s23p63d64s2
課本P16
↑↓
↑
↑
↑
↑
3d 4s
↑↓
相對穩定的狀態
能量較低
全充滿： p6、d10、f14
半充滿：p3、d5、f7
全空： p0、d0、f0
2、洪特規則特例
課堂練習：寫出 24Cr 29Cu 電子排布式和價層電子排布圖
29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
光譜實驗發現
半充滿
全充滿
簡并軌道全充滿、半充滿或全空狀態是能量較低的穩定狀態。
請你寫出Fe3+和Fe2+的價電子排布式，并用原子軌道排布理論分析Fe3+比Fe2+更穩定的原因
26Fe 價層電子排布式為3d64s2，
Fe3+價層電子排布式為3d5，
Fe2+價層電子排布式為3d6。
根據“能量相同的軌道處于全滿、半滿或全空時能量最低”的原則，
3d5處于半滿狀態，結構更為穩定，所以Fe3+較Fe2+更為穩定。
思考與討論
1、定義：在構建基態原子時，電子將盡可能占據能量最低的原子軌道,使整個原子的能量最低，這就是能量最低原理。
2、能級的能量高低順序：如構造原理所示(對于1～36號元素來說，應重點掌握和記憶“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”這一順序)。
3、整個原子的能量：由核電荷數、電子數和電子狀態三個因素共同決定。
3.能量最低原理
基態原子：處于能量最 狀態的原子
低
能層、能級、原子軌道、自旋狀態
3.能量最低原理
26Fe：1s22s22p63s23p6 3d64s2
每個原子軌道最多只能容納2個電子
鐵原子的電子排布圖
簡并軌道：單獨分占且自旋平行
按構造原理進行填充
1.為什么基態氦原子的電子排布式是1s2而不是1s12s1
違背了能量最低原理，且1s軌道和2s軌道能量相差較大，所以基態氦原子不會出現2個電子單獨分占1s、2s軌道的情況。
思考與討論
課本P16
2.為什么基態氮原子的軌道表示式是 ，而不是 ？
3.為什么基態Sc的價層電子排布是3d14s2，而不是4s3
違背了泡利原理，4s能級只有1個軌道，每個軌道最多可容納2個電子。
違背了洪特規則，2p軌道上的三個電子應分占三個軌道且自旋方向相同。
寫出Si、Cl、的軌道表示式；Cl、Fe2+、Fe3+的價層電子軌道表示式
課本P17
5、7、9
D
1
2
[Ar]3d24s2
[Ar]3d54s1
[Ar]3d10
↑ ↑
3d
↑↓
4s
↑↑↑↑↑
3d
↑
4s
↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
3d
表示方法
原子結構示意圖
電子式
電子排布式
簡化電子排布式
價電子排布式
電子排布圖
價電子排布圖
以硫(S)為舉例
S：1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
S：3s23p4
基態原子核外電子排布的表示方法
S：
——七圖式
小圓點最外層電子數
1、基態24Cr原子的價層電子軌道表示式為
1、判斷下列說法正確與否

2、基態N原子的價層電子排布圖：

3、碳的基態原子軌道表示式：

4、基態原子的價層電子的軌道表示式：

2.某原子核外電子排布為ns2np7，它違背了（ ）
A.泡利原理 B.能量最低原理
C.洪特規則 D.構造原理
A．Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d44s2
B．As的價電子排布圖：
C．Fe的原子結構示意圖：
D．Mn2＋的價電子排布圖：
3.下列有關電子排布式、原子結構示意圖以及電子排布圖正確的是（ ）
A
C

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