1.1.3 泡利原理洪特规则能量最低原理 ppt课件 -(2019新)人教版高中化学选择性必修二.pptx
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1、第五课时第五课时泡利原理、洪特规则、能量最低原理泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.电子自旋电子除空间运动状态外,还有一种状态叫做自旋。注: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。 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一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 能级spdf原子轨道数1357最多容纳电子数在一个原子轨道里,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(也称泡利不相容原理)如2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。 填多少填多少 2.泡利原理能层(n)12345
2、符号KLMNO能级sspspdspdfspdfg轨道113135135713579轨道容纳电子数226261026101426101418最多容纳电子数28183250原子核外电子的排布 (1)轨道表示式又称电子排布图,是表述电子排布的一种图式,如氢原子、氧原子的基态原子的轨道表示式分别为: 其中方框(也可用圆圈)表示原子轨道,能量相同的原子轨道(简并轨道)的方的方框框相连.能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况,自旋方向。将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。3.电子排布的轨道表示式-电子排布的另一种方式(2)箭头表示一种自旋状态的电
3、子,“”称电子对,“”或“”称单电子(或称未成对电子)。如基态氧原子有2个未成对电子。 (3)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)通常应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。 电子对:电子对:同一个原子轨道中,自旋方向相反的一对电子同一个原子轨道中,自旋方向相反的一对电子单电子:单电子:一个原子轨道中只有一个电子,即未成对电子一个原子轨道中只有一个电子,即未成对电子铝原子外层成对电子对的数目为6,有一个单电子。LiBeBC1s2s1s2s2p1s2s2p1s2sNO1s2s2p1s2s2pFNe1s2s2p1s2s2p基
4、态原子中,填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占,且自旋平行,称为洪特规则。它不仅适用于基态原子,也适用于基态离子。4.洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。C :1s2 2s22p2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。如2p3的电子排布图为 ,不能表示为 。 怎么填怎么填 有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1 1个电子的偏差。个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在因为能量相同的原子轨道在全充满全充满、半充满半充满、 全空全空状态时,体系
5、的能量状态时,体系的能量较低,原子较稳定。较低,原子较稳定。相对稳定的状态相对稳定的状态全充满:全充满:p p6 6、d d1010、f f1414半充满半充满: :p p3 3、d d5 5、f f7 7全空全空: :p p0 0、d d0 0、f f0 0洪特规则特例洪特规则特例洪特规则特例:全空、半充满、全充满时相对稳定当原子轨道为全空、半充满或全充满时,这些状态下总的电子云的分布是空间对称的,原子体系的能量低,原子的电子排布最稳定。 对基态原子的电子进行排布时,首先确定核外电子数目,再由构造原理从1s能级开始排布,每个轨道只能排布2个自旋方向相反的电子,当最后排布的能级中出现能量相同的
6、轨道时,最后几个电子的排布要符合洪特规则,遇到24号、29号等特殊情况的元素,要考虑半充满、全充满等因素,使整个原子体系的能量最低。练习:练习:写出写出 24Cr 29Cu 电子排布式电子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例: 当轨道被电子半充满或全充满或全空时最稳定,即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定。5.能量最低原理 电子将尽可能占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低,这就是能量最低原理。多电子原子在基态时优最核电荷数、电子数电子状态自然界的普适规律自然界的普适规律能级的能量
7、高低顺序如构造原理所示(对于136号元素来说,应重点掌握和记忆“1s2s2p3s3p4s3d4p”这一顺序)。铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s例1 写出5、6、7、8、9号元素的核外电子排布式。并记住各主族元素最外层电子排布式的特点(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道)。答案 例2 下列叙述正确的是()A.Ar3d64s2是基态铁原子的电子排布B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2D.氮原子的电子排布图是A解析 (1)核外电子排布
8、所遵循的规律能量最低原理: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。泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋相反。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。(2)构造原理中的“能级交错”现象。从构造原理示意图可以看出,从第三能层就会出现能级交错现象,这是因为3d能级的能量高于4s能级。按能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能级交错,在次外层未达最大容量之前,已出现了最外层,而且最外层未达最大容量时,又进行次外层电子的填充,所以原子最外层和次外层电子数常常达不到最大容量。(3)洪特
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