2024高中化学第一章原子结构与性质1_3泡利原理和洪特规则教学案新人教版选修3.docxVIP

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第三课时泡利原理和洪特规则

学习目标：学会运用能量最低原理、泡利原理、洪特规则说明核外电子的排布特点及特别性质。

[学问回顾]

1．构造原理

核外电子依据能级依次填充，填满一个能级再填一个新能级。其填充依次为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s……

2．各能级容纳的电子数

s、p、d、f各能级最多容纳的电子数分别为2×1、2×3、2×5、2×7。

3．电子云是处于肯定空间运动状态的电子在原子核外空间出现的概率。概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。s电子云呈球形，p电子云呈哑铃形。

[要点梳理]

1．基态原子的核外电子排布规则

(1)能量最低原理

原子核外电子的排布遵循构造原理，按轨道能量最低，依次排列，使整个原子的能量处于最低状态。

(2)泡利原理

在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋状态相反，用“↑↓”表示。

(3)洪特规则

当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。

学问点一基态原子的核外电子排布

1．泡利原理

(1)电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋，电子自旋可以比方成地球的自转，电子自旋有顺时针和逆时针两种方向，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋方向相反的电子。

(2)在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋方向相反，这个原理是由泡利首先提出的，称为泡利原理。

2．洪特规则

在能量相同的轨道(也称等价轨道，例如3个p轨道，5个d轨道，7个f轨道)上分布的电子，将尽可能分占不同的轨道，而且自旋方向相同。例如，碳原子中的2个p电子的排布应当是：，而不是。氮原子的3个p电子也是分布在3个p轨道上，并且有相同的自旋方向。

[问题探究]

泡利原志向说明什问题？

[答案]一个轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反。

补充规则：

等价轨道全充溢、半充溢或全空的状态一般比较稳定，也就是说，具有下列电子层结构的原子是比较稳定的：

(1)全充溢：p6；d10；f14，

(2)半充溢：p3；d5；f7，

(3)全空：p0；d0；f0。

如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，

29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。

能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”，如24Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2。

1．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()

[解析]A项，2s轨道未排满，而排在了2p轨道上，能量不是最低状态；B项，不符合洪特规则；C项，原子处于激发态，能量不是最低状态。

[答案]D

2.假如在3p能级上有3个电子，则它们应排布为(电子排布图)________，而不能排布为，因为这违反了________，也不能排布成，因为这违反了________。假如3p能级上有4个电子，有人认为可以排布为

，你认为是否正确，说明理由_____________。

[解析]若3p能级上有3个电子，则它们应排布为，不能排布为，因为这违反了泡利原理(一个轨道最多只能容纳2个电子)和洪特规则(当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同)，若3p能级上有4个电子，则排布成。

[答案]泡利原理和洪特规则洪特规则不正确，因为3p能级上只有3个轨道

(1)绝大多数原子的电子排布式只要遵循构造原理就能符合能量最低原理。

(2)Cr、Cu、Ag、Au等少数原子的电子排布式虽不遵循构造原理，但符合能量最低原理。

(3)具有不同能量，自旋方向不同的电子，其运动状态不同，即某多电子原子中不行能存在2个运动状态完全相同的电子。

学问点二原子核外电子排布的表示方法

1．结构示意图

将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子，如：Al、S2－。

2．电子排布式

用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，如：K：1s22s22p63s23p64s1

3．简化电子排布式

为了避开电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，如：K：[Ar]4s1

4．价电子排布式

主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子排布式，如：Al：3s23p1。

5．电子排布图

每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如：。

6．电子式

在化学反应中，一般是原子的最外层电子数目发生改变。为了简便起见，化学中常在元素符号四周用小黑点“·”或小叉“×”来