1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 讲义 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、原子核外电子的排布规则 1．电子自旋与泡利原理 (1)电子自旋 ①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，电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 ②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。 (2)泡利原理 在一个原子轨道里，最多只容纳2个电子，它们的自旋相反。（也称为泡利不相容原理） 2．电子排布的轨道表示式 (1)轨道表示式 用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。 (2)书写要求： ①在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，1个方框代表1个原子轨道，通常在方框的下方或上方标记能级符号。 ②不同能层及能级的原子轨道的方框必须分开表示，能量相同(同一能层相同能级)的原子轨道(简并轨道)的方框相连。 ③箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或 “↓”称单电子(或称未成对电子)；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轨道表示式的排列顺序与电子排布式顺序一致，即按能层顺序排列。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 ⑤轨道表示式中能级符号右上方不能标记电子数。 (3)书写示例： 以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如下所示： ①在铝原子中，有6个电子对，1个单电子； ②在铝原子中，有7种空间运动状态，13种电子运动状态。 3．洪特规则 (1)内容：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)特例 在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2；基态29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，易错写为[Ar]3d94s2。 4．能量最低原理 (1)内容：在构建基态原子时，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。 (2)说明： ①基态原子的能量最低，故基态原子的电子排布是能量最低的原子轨道组合。 ②整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子);而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。 【课堂小练1】 1．指出下列核外电子排布的轨道表示式的书写分别违背了什么原则？ ①2p轨道上有3个电子的原子： _____。 ②2p轨道上有2个电子的原子： _____。 ③基态P原子：1s22s22p63s23p3p _____。 ④4s轨道上有2个电子的原子： _____。 ⑤3d轨道上有8个电子的原子： _____。 2.已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是 ( ) A． B． C． D． 3.若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了( ) A．能量最低原则 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．能量守恒原理 【归纳总结】 注意　书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写 二、核外电子排布的表示方法的比较 原子(核素)符号 含义 在元素符号的左下方标明质子数、左上方标明质量数的一种图示即为原子符号 实例 O 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子 ... ...