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第一節 原子結構
第4課時
第一章 原子結構與性質
考點
核外電子的表示方法
原子核外電子的排布規則
01
02
通過前面的學習，我們知道：核外電子排布在原子軌道中，你知道它們是按照什么規律排布的呢以及核外電子在原子軌道中的排布應該如何表示？
原子核外電子的排布規則
核外電子在原子軌道中的排布規律
1925年，泡利根據多電子原子的原子光譜正式提出泡利原理：基態原子中的同一個原子軌道內最多填充兩個電子，且二者的自旋方向相反。
排布規律一：泡利原理
理論物理學界的天才-泡利
原子核外電子的排布規則
核外電子在原子軌道中的排布規律
核外電子排布表示方法：軌道表示式
電子排布的軌道表示式 (電子排布圖)
用方框表示原子軌道，在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級
例如：8O的軌道表示式如下：
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
↑
2p
↑
↑
O
核外電子排布表示方法：軌道表示式
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
↑
2p
↑
↑
O
簡并軌道： 。
電子對： 。
單電子： 。
自旋平行： 。
氧原子中，有 對電子對，有 個單電子。
氧原子中，有 種空間運動狀態，有 種運動狀態不同的電子。
同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子
一個原子軌道中只有一個電子，該電子稱為單電子
箭頭同向的單電子稱為自旋平行
3
2
5
8
能量相同的原子軌道
原子核外電子的排布規則
核外電子在原子軌道中的排布規律
核外電子排布表示方法：軌道表示式
練、請寫出基態碳原子所有可能的軌道表示式。
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
↑
2p
①
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
2p
↑
②
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
2p
↑
③
排布規律二：洪特規則
弗里德里希·洪特
內容：
基態原子中，填入 的電子總是先單獨分占，且自旋平行。
特例
在簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態時，具有 的能量和 的穩定性。
簡并軌道
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
↑
2p
①
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
2p
↑
②
↑
↑
1s
↑
↑
2s
↑
2p
↑
③
排布規律二：洪特規則
弗里德里希·洪特
內容：
基態原子中，填入 的電子總是先單獨分占，且自旋平行。
特例
在簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態時，具有 的能量和 的穩定性。
簡并軌道
較低
較大
全充滿：p6、d10、f14
半充滿：p3、d5、f7
全空：p0、d0、f0
體系能量較低原子較穩定
排布規律二：洪特規則
全充滿：p6、d10、f14
半充滿：p3、d5、f7
全空：p0、d0、f0
體系能量較低原子較穩定
如：24Cr的電子排布式為____________________，為半充滿狀態。
1s22s22p63s23p63d54s1
3d 4s
↑↓
Cr
↑
↑
↑
↑
只有一組全滿的簡并軌道
體系能量高原子不穩定
有兩組半滿
的簡并軌道
體系能量低原子穩定
3d 4s
↑
Cr
↑
↑
↑
↑
↑
排布規律二：洪特規則
全充滿：p6、d10、f14
半充滿：p3、d5、f7
全空：p0、d0、f0
體系能量較低原子較穩定
如：24Cr的電子排布式為____________________，為半充滿狀態。
1s22s22p63s23p63d54s1
練：29Cu的價層電子的軌道表示式為___________________。
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
3d
↑
4s
↑
↑
排布規律三：能量最低原理
內容：
在構建基態原子時，電子將盡可能地占據 的原子軌道，使整個原子的能量最低。
因素：
整個原子的能量由 、 和 三個因素共同決定。
能量最低原理的補充：
當相鄰能級能量差別不大時，有1～2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子排斥能，進而使原子整體能量最低。例如：所有副族元素的基態原子。
能量最低
核電荷數
電子數
電子狀態
例1、寫出15P、25Mn的軌道表示式，并按要求填空。
15P： ________________________________________________ ，
有______對電子對，有______個單電子。
(2) 25Mn：________________________________________________，
有______種空間運動狀態，有______個單電子，屬于半充滿。
6
3
15
5
電子排布式與軌道表示式的比較
電子排布式 含義 用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，這就是電子排布式
意義 能直觀反映出核外的電子層、能級及各能級上的電子數
實例 K：1s22s22p63s23p64s1
簡化電子排布式 含義 為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體原子結構的部分以相應稀有氣體元素符號外加方括號表示
意義 避免書寫電子排布式過于繁瑣
實例 K：[Ar]4s1
軌道表 示式 含義 每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子
意義 能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態
實例 Al：
例2、按要求填空。
(1) 17Cl的電子排布式：__________________________。
(2) 17Cl的價電子排布式：_________________________。
(3) 17Cl－的電子式：___________。
(4) 17Cl的價電子軌道表示式：__________________。
(5) 17Cl的原子結構示意圖：________。
(6) 第四周期中最外層只有1個電子的所有基態原子的簡化電子排布式：______________________________。
未成對電子數及其占據的原子軌道 元素符號及價電子排布
1 4s K：4s1，Cu：3d104s1
3d Sc：3d14s2
4p Ga：4s24p1，Br：4s24p5
2 3d Ti：3d24s2，Ni：3d84s2
4p Ge：4s24p2，Se：4s24p4
3 3d V：3d34s2，Co：3d74s2
4p As：4s24p3
4 3d Fe：3d64s2
5 3d Mn：3d54s2
6 3d和4s Cr：3d54s1
第四周期未成對電子數規律
量子力學的發展
19世紀末，經典力學和經典電動力學在描述微觀系統時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創立的。
1927年 第五屆索爾維會議
[2021全國甲卷] Si的價層電子排布式為 。
3s23p2
[2021廣東卷] 基態硫原子價電子排布式為 。
3s23p4
[2021山東卷] 基態F原子核外電子的運動狀態有 種。
9
[2021湖南卷] 基態硅原子最外層的電子排布圖為 。
↑
↑
3s
↑
3p
↑
[2021河北卷] (1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中，核外電子排布相同的是 (填離子符號)。
(2)原子中運動電子有兩種相反的自旋狀態，若一種自旋狀態用+1/2表示，與之相反的用 1/2表示，稱為電子的自旋磁量子數。對于基態的磷原子，其價電子自旋磁量子數的代數和為 。
[2021八省聯考湖南卷] As4S4俗稱雄黃，其中As基態原子的核外電子排布式為[Ar] ，有 個未成對電子。
K＋和P3
+3/2或 3/2
3d104s24p3
3
As為33號元素
第一節
原子的結構與性質
第4課時
電子排布的軌道表示式(電子排布圖)
核外電子在原子軌道中的排布規律
電子排布式與軌道表示式的比較
排布規律一：泡利原理
排布規律二：洪特規則
排布規律三：能量最低原理
簡并軌道
電子對
單電子
自旋平行
用方框表示原子軌道，在方框的下方用能級符號表示軌道所屬能級
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