化學(xué)竟賽核外電子的排布.ppt

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1、核外電子的排布量子數(shù)物理意義取值范圍主量子數(shù)n描述電子離核遠(yuǎn)近及能量高低n=1,2,3,…正整數(shù)角量子數(shù)l描述原子軌道的形狀及能量的高低l=0,1,2,…(n-1)正整數(shù)磁量子數(shù)m描述原子軌道在空間的伸展方向自旋量子數(shù)ms描述電子的自旋方向ms=+1/2,-1/22－m=0,+1,-1,+2,,…±l一、四個(gè)量子數(shù)量子數(shù)的取值關(guān)系1.n與l的關(guān)系：可取0，1，…n-1n=1，l=0，為s軌道；n=2，l=0，為s軌道；n=2，l=1，為p軌道；n=3，l=0，為s軌道；n=3，l=1，為p軌道；n=3，l=2，為d軌道；2.l與m的關(guān)系當(dāng)l=0時(shí)，稱s軌道，是球型，m=

2、0，無(wú)其它伸展方向。當(dāng)l=1時(shí)，稱p軌道，是啞鈴型，m=-1,0,+1,有三個(gè)方向。當(dāng)l=2時(shí)，是四葉梅花瓣型，m=-2,-1,0,+1,+2,有五個(gè)方向。s電子云p電子云d電子云電子云示意圖第一電子層(n＝1)，只有一個(gè)1s軌道；第二電子層(n＝2)，有四個(gè)軌道，包括一個(gè)2s軌道，三個(gè)3p軌道；第三電子層(n＝3)，有九個(gè)軌道，包括一個(gè)3s軌道，三個(gè)3p軌道，五個(gè)3d軌道。因此，每個(gè)電子層的軌道總數(shù)應(yīng)為n2。ms=?1/2,分別表示電子的順時(shí)針和逆時(shí)針兩種自旋方向。通常也用符號(hào)?和?表示自旋方向。兩個(gè)電子的自旋方向相同時(shí)稱為自旋平行，記為??或??；而兩個(gè)電子自旋方向

3、相反時(shí)，稱為自旋反平行，記為??或??。屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)屏蔽效應(yīng)：在多電子原子中，一個(gè)電子不僅受到原子核的引力，而且還要受到其他電子的排斥力。這種排斥力顯然要削弱原子核對(duì)該電子的吸引，可以認(rèn)為排斥作用部分抵消或屏蔽了原子核對(duì)該電子的作用，我們把其他電子對(duì)某一電子的排斥作用而抵消了一部分核電荷，使該電子受到的有效核電荷降低的現(xiàn)象稱為屏蔽效應(yīng)。一個(gè)電子受到其他電子的屏蔽，其能量升高。鉆穿效應(yīng)：與屏蔽效應(yīng)相反，外層電子有鉆穿效應(yīng)。外層角量子數(shù)小的能級(jí)上的電子，如4s電子能鉆到近核內(nèi)層空間運(yùn)動(dòng)，這樣它受到其他電子的屏蔽作用就小，受核引力就強(qiáng)，因而電子能量降低，造成E(4s)＜

4、E(3d)。我們把外層電子鉆穿到近核內(nèi)層空間運(yùn)動(dòng)，因而使電子能量降低的現(xiàn)象，稱為鉆穿效應(yīng)。鉆穿效應(yīng)使得4s/5s軌道的能量低于3d/4d軌道，6s/7s軌道的能量低于4f/5f軌道。這一現(xiàn)象也稱為能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。軌道角量子數(shù)l相同時(shí)，原子軌道的能量隨著主量子數(shù)n值增大而升高：E(2p)

5、電子排布規(guī)則鮑林近似能級(jí)圖Pauling根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算結(jié)果，把原子軌道能級(jí)按從低到高分為7個(gè)能級(jí)組。第一組　　第二組　　第三組　第四組　　第五組　　第六組　　　第七組1s;2s2p;3s3p;4s3d4p;5s4d5p;6s4f5d6p;7s5f6d7p1.泡利不相容原理在同一個(gè)原子中,不允許兩個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)完全相同。即，同一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且自旋相反。根據(jù)泡利原理，s軌道可容納2個(gè)電子，p、d、f軌道依次最多可容納6、10、14個(gè)電子，每個(gè)電子層內(nèi)允許排布的電子數(shù)最多為2n2個(gè)。2.能量最低原理在不違反Pauli原理前提下，電子在原子軌

6、道上的排布，必須使整個(gè)原子的能量最低。多電子原子基態(tài)的核外電子排布盡量?jī)?yōu)先占據(jù)能量最低的軌道。即從能量低的軌道開(kāi)始填。3.洪特規(guī)則當(dāng)電子在等價(jià)軌道（能量相同軌道）上分布時(shí)，將盡可能分占等價(jià)軌道，且自旋相同。C原子的兩個(gè)電子在三個(gè)能量相同的2p軌道上分布時(shí)，分布方式為I，而不是II或III等價(jià)軌道中電子處于全空、半空或全滿狀態(tài)時(shí)能量較低電子排布式與電子構(gòu)型7N的核外電子排布電子排布式:1s22s22p311Na1S22S22P63S119K1S22S22P63S23P64S1不是3d1核外電子的排布特例24Cr3d54S1而非3d44S229Cu3d104S1而非3d94

7、S2因?yàn)?1)全滿、全空、半滿時(shí)能量最低。(2)按主量子數(shù)填寫能級(jí)順序。(3d4s非4s3d)(3)外層電子排布式按周期表中位置填寫，且填完整Cr3d54S1而非4S1常把電子排布已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，以稀有氣體元素符號(hào)加方括號(hào)(稱原子實(shí))表示。如鈉原子的電子構(gòu)型1s22s22p63s1可表示為[Ne]3s1。原子實(shí)以外的電子排布稱外層電子構(gòu)型。必須注意，雖然原子中電子是按近似能級(jí)圖由低到高的順序填充的，但在書寫原子的電子構(gòu)型時(shí)，外層電子構(gòu)型應(yīng)按(n?2)f、(n?1)d、ns、np的順序書寫。當(dāng)原子失去電子成為陽(yáng)離子時(shí)，其電子是按n