第一節原子結構第4課時第一章原子結構與性質21本節重點本節難點原子核外電子的排布規則核外電子的表示方法通過前面的學習，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電子排布的軌道表示式(電子排布圖)例如：8O的軌道表示式如下：O1s2s2p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說明簡并軌道：

。電子對：

。單電子：

。自旋平行：

。氧原子中，有

對電子對，有

個單電子，有

種空間運動狀態，有

種運動狀態不同的電子。能量相同的原子軌道同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子箭頭同向的單電子稱為自旋平行3258H1s【例1】請寫出基態氫原子的軌道表示式。或：H1s【例2】請寫出基態氦原子可能的軌道表示式。He1s或：He1s或：He1s核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則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沃爾夫岡·泡利He1s或：He1s或：He1s核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則排布規律一泡利原理基態氦原子的軌道表示式【例1】請寫出Li、Be、B的軌道表示式。Li1s2sBe1s2sB1s2s2p【例2】請寫出基態碳原子可能的軌道表示式。C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p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，原子較穩定核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則排布規律二洪特規則弗里德里希·洪特例如：24Cr的電子排布式為____________________，為半充滿狀態，1s22s22p63s23p63d54s13d4s↑↓Cr↑↑↑↑只有一組全滿的簡并軌道有兩組半滿的簡并軌道易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2↑Cr↑↑↑↑↑3d4s體系能量較低，原子較穩定體系能量高，原子不穩定核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則排布規律二洪特規則基態碳原子的軌道表示式C1s2s2pC1s2s2pC1s2s2pC1s2s2p核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則排布規律二洪特規則

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能量最低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

整個原子的能量由

、

和

三個因素共同決定核電荷數電子數電子狀態核外電子在原子軌道中的排布規律原子核外電子的排布規則排布規律三能量最低原理內容因素能量最低原理的補充為什么基態氮原子的軌道表示式是而不是？為什么基態氦原子的電子排布是1s2而非1s12s1？為什么基態K和Ca的價電子排布式是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？結合核外電子在原子軌道中的排布規律，思考并回答下列問題：問題1問題2問題3不滿足能量最低原理不滿足構造原理不滿足洪特規則【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。25Mn：_______________________________________________________________，有

種空間運動狀態，有

個單電子，屬于半充滿。63155電子排布式與軌道表示式的比較核外電子的表示方法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1】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：___________。1s22s22p63s23p53s23p5(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：______________________________。[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1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14sK：4s1，Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s2

63d和4sCr：3d54s1第四周期未成對電子數規律核外電子的表示方法量子力學的發展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。第一排：歐文·朗繆爾、馬克斯·普朗克、瑪麗·居里、亨得里克·洛侖茲、阿爾伯特·愛因斯坦、保羅·朗之萬、Ch.E.Guye、C.T.R.威爾遜、O.W.里查森第二排：彼得·德拜、馬丁·努森、威廉·勞倫斯·布拉格、HendrikAnthonyKramers、保羅·狄拉克、亞瑟·康普頓、路易·德布羅意、馬克斯·波恩、尼爾斯·玻爾第三排：奧古斯特·皮卡爾德、E.Henriot、保羅·埃倫費斯特、Ed.Herzen、ThéophiledeDonder、歐文·薛定諤、E.Verschaffelt、沃爾夫岡·泡利、沃納·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里淵1927年第五屆索爾維會議1．(2020上·云南大理·高二校考期末)若將基態6C的電子排布式寫成ls22s22p2x，它違背了A．能量守恒原理 B．泡利原理

C．能量最低原理 D．洪特規則【答案】D【詳解】A．能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變，6C的電子排布式寫成ls22s22p2x沒有違背能量守恒原理，故A不符合題意；B．泡利原理指的是在一個原子軌道里，最多只能容納兩個電子，而且它們的自旋狀態相反，基態6C的電子排布式寫成ls22s22p2x，沒有違背泡利原理，故B不符合題意；C．能量最低原則指的是電子優先占據能量較低的原子軌道，使整個原子體系能量處于最低，這樣的狀態是原子的基態，6C的電子排布式寫成ls22s22p2x，沒有違背能量最低原理，故C不符合題意；D．6C原子2p能級上有3個軌道，2p能級上有2個電子，2個電子應該排在2個不同的軌道上，且自旋方向相同，若將基態6C的電子排布式寫成ls22s22p2x，它違背了洪特規則，正確的電子排布式為：1s22s22px12py1，故D符合題意；2．(2012下·新疆喀什·高一階段練習)下列各項中，前面的能級先填入電子的為①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA．①② B．②③ C．②④ D．③④【答案】B【分析】從構造原理圖中可以看出能級的能量高低除了符合E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)和E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)等規律之外，還存在一些不同能層的能級的交錯現象。例如，E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。由于出現能級交錯現象，K原子排滿第一層和第二層后，在排第三層時，先排滿3s能級、3p能級，最后一個電子進入4s能級而不是3d能級，所以它的原子結構示意圖為：3．(2023下·四川廣元·高二四川省蒼溪中學校校考期中)下列基態原子的電子排布圖中，違反了泡利原理的是A． B． C． D．【答案】B【詳解】A．2p軌道違背洪特規則，A不符合題意；B．2s軌道違背泡利不相容原理，即同一個軌道中，兩個電子應自旋相反，B符合題意；C．電子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特規則，C不符合題意；D．2s軌道沒有填充滿，違背能量最低原理，D不符合題意，4．(2019上·浙江寧波·高二寧波市北侖中學校考期中)在d軌道中電子排布成，而不排布成，最直接的根據是A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．雜化軌道理論 D．洪特規則【答案】D【分析】根據題中軌道電子排布可知，本題考查原子核外電子排布，根據洪特規則進行分析。【詳解】A.能量最低原理就是指核外電子總是盡可能先占能量最低的軌道，只有當能量最低軌道被占滿后，電子才依次進入能量較高軌道，與題意不符合，A項錯誤；B.泡利不相容原理指的是在原子中不能容納運動狀態完全相同的電子，與題意不符合，B項錯誤；C.雜化軌道理論指的是中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，與題意不符合，C項錯誤；D.當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，且自旋狀態相同，稱為洪特規則，根據圖片知，5個電子占據不同的軌道且自旋方向相同，所以其根據是洪特規則，D項正確；5．(2020下·吉林長春·高二長春市第二十九中學校考階段練習)下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是A．K+：1s22s22p63s23p6

B．As：1s22s