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第一節　原子結構
第3課時　泡利原理、洪特規則、能量最低原理
第一章　原子結構與性質
利用STM觀察原子
[學習目標]
1.能從原子微觀層面理解原子的組成、結構。
2.能根據核外電子的排布規則熟知核外電子排布的表示方法(重點)。
知識回顧
能級 ns np nd nf
軌道數
最多容納電子數
各能級包含的原子軌道數，最多容納的電子數？填空下表
1 3 5 7
2 6 10 14
為什么每個軌道最多容納的2個電子？
一、電子自旋與泡利原理
電子自旋——微觀粒子普遍存在的一種內在屬性
有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用“↑和↓”表示。
注意：能層、能級、原子軌道和自旋狀態四個方面共同決定電子的運動狀態。
一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的2個電子。
2.泡利原理
在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反。
又稱作泡利不相容原理。
二、電子排布的軌道表示式
1.軌道表示式
用一個○或□表示一個原子軌道，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連。
1s2 2s22p63s23p1
例如Al 電子排布式 電子排布圖
s p d f
↑↓
↑↑
2.表示方法
1s
2s
2p
3s
3p
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑↓
↑↓
↑↓
一個原子軌道
能層序數、能級符號
空軌道
單電子
★注意：
鋁原子中有6個電子對，1個單電子；7種空間運動狀態，13種電子運動狀態。
×
三、洪特規則
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
1.內容
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。
24Cr
1s
2s
2p
7N
↑
↑
↑
↑↓
↑↓
↓
1s
2s
2p
8O
↑
↑
↑
電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1
2.特例
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑ ↑ ↑ ↑
×
★全充滿、全空、半充滿狀態時，具有較低的能量和較強的穩定性。
↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
四、能量最低原理
結合構造原理分析Fe原子電子排布圖，你能有何發現？
1.內容：
在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。
2.因素：
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。
26Fe
↑↓
↑
↑
↑
↑
3d
↑↓
4s
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
3s
↑↓
↑↓
↑↓
3p
思考交流
1.下列軌道表示式中哪個是氧的基態原子？為什么？
A. B. C.
洪特規則：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。
√
2.下列有關電子軌道表示式的表述正確的是
A. 可表示單核10電子粒子基態時的電子排布
B. 表示錯誤，違背了泡利原理
C. 表示基態N原子的價層電子排布
D. 表示處于激發態的B原子的核外電子軌道表示式
√
思考交流
3.(1)下列是一些原子的2p能級和3d能級電子排布的情況。試判斷，違背了泡利原理的是____(填序號，下同)，違背了洪特規則的是________。
② ③
④ ⑤ ⑥
(2)某元素的激發態(不穩定狀態)原子的電子排布式為1s22s22p63s13p33d2，則該元素基態原子的電子排布式為______________；其最高價氧化物對應水化物的化學式______。
③
②④⑥
1s22s22p63s23p4
H2SO4
(3)現有下列多電子原子的原子軌道：①2s?、?d?、?s　④4p　⑤3p
軌道能量由低到高排列的順序是____________(填序號)。
①③⑤②④
思考交流
4.(1)Mn元素與O元素中，基態原子核外未成對電子數較多的是______。
(2)基態Ge原子有____個未成對電子。
(3)鎳元素基態原子的3d能級上的未成對電子數為____。
Mn
2
2
注意　書寫軌道表示式時，常出現的錯誤及正確書寫
歸納總結
自我測試
1.下列括號里對某些基態原子或離子的核外電子排布的評價正確的是
A.基態硫原子的3p電子軌道表示式： (錯誤，違背洪特規則)
B.基態Fe2＋的價層電子軌道表示式： (正確，失去能量較低的3d電子)
C.基態碳原子的電子排布式：1s22s12p3(正確，半充滿較穩定)
D.基態鈧原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d14s2(正確，符合能量最低原理)
√
自我測試
2.下列有關電子排布式、原子結構示意圖以及軌道表示式正確的是
A.鈷(Co)的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9
B.As的價層電子軌道表示式：
C.Fe的原子結構示意圖：
D.Mn2＋的價層電子軌道表示式：
√
自我測試
3.(2023·武漢高二期末)下列化學用語正確的是
A.Cl－的結構示意圖：
B.基態鎳原子(Ni)的電子排布式：[Ar]3d84s2
C.水的電子式：
D.基態氧原子的核外電子軌道表示式：　
√
自我測試
4.(1)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn－1npn＋1，Y的元素符號為____，原子的核外電子排布式為_______________。
S
1s22s22p63s23p4
(2)下列軌道表示式中，能正確表示元素X的原子處于最低能量狀態的是____(填字母)。
D
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