第二课时 核外电子排布规律

学习目标　

1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。

2.知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。

1．电子自旋与泡利原理

在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反(用方向相反的箭头“↑↓”表示)，这个原理称为泡利原理。

2．电子排布的轨道表示式

用方框(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)，这种用来表述电子排布的图式叫做轨道表示式，又叫电子排布图。如氢的电子排布图为

。

3．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。如N：

。

4．能量最低原理

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。

判断

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)在一个基态多电子原子中可以有两个运动状态相同的电子。(　　)

(2)处于激发态的原子都能遵守能量最低原理、泡利原理和洪特规则。(　　)

(3)2px(3)违背了洪特规则。(　　)

(4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理。(　　)

(5)电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理。(　　)

重点讲解

1．基态原子的核外电子在原子轨道上的排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。其中，能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。

2．基态原子核外电子排布

(1)原子的电子排布式

①简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。

②复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe：先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

③特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：

(2)离子的电子排布式

①判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。

②原子失去电子时，一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。

③原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。

(3)简化电子排布式

如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。

3.轨道表示式(电子排布图)

用1个圆圈(或方框)表示一个原子轨道，在圆圈(或方框)内用箭头“↑”或“↓”表示自旋相反的电子。例如铝原子的轨道表示式可表示为

知识拓展

(1)洪特规则特例

在根据构造原理书写1～36号元素原子的核外电子排布式时，会发现有少数元素原子的核外电子排布相对于构造原理有1个电子的偏差。这是因为，当同一能级上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。前四周期中具有此特点的元素是铬和铜。

(2)价电子层和价电子排布式

①在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层；价电子层上排布的电子叫价电子。

②价电子排布式

a．主族元素原子最外层电子为价电子，价电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙(Ca)的价电子排布式为4s2，溴(Br)的价电子排布式为4s24p5。

b．过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价电子包括d(镧系、锕系除外)电子。如铬(Cr)的价电子排布式为3d54s1，铜(Cu)的价电子排布式为3d104s1。

1．若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23px(2)3py(1)，它违背了(　　)

A．能量守恒原理 B．泡利原理

C．能量最低原理 D．洪特规则

2．对氧原子核外两个未成对电子的描述，正确的是(　　)

A．自旋相反 B．电子云形状相同

C．能量不同 D．在同一轨道上

3.A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：

(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。

(2)B元素的－1价离子和C元素的＋1价离子的核外电子排布情况均与氩原子相同，则B元素的－1价离子的结构示意图为________，C元素原子有________个能层，________个能级，________个非空原子轨道。

(3)D元素的＋2价离子的3d能级仅有一个轨道处于充满状态，D的元素符号为________，其基态原子的核外电子排布式为____________________。

(4)E元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子，E的元素符号为________，其基态原子的简化电子排布式为____________________。

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