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1、WORD格式原子構(gòu)造示意圖規(guī)那么一、原子核外電子排布的原理處于穩(wěn)定狀態(tài)的原子, 核外電子將盡可能地按能量最低原理排布, 另外,由于電子不可能都擠在一起, 它們還要遵守保里不相容原理和洪特規(guī)那么, 一般而言,在這三條規(guī)那么的指導(dǎo)下, 可以推導(dǎo)出元素原子的核外電子排布情況, 在中學(xué)階段要求的前 36 號(hào)元素里,沒(méi)有例外的情況發(fā)生。1最低能量原理電子在原子核外排布時(shí), 要盡可能使電子的能量最低。 怎樣才能使電子的能量最低呢?比方說(shuō),我們站在地面上,不會(huì)覺(jué)得有什么危險(xiǎn);如果我們站在20 層樓的頂上,再往下看時(shí)我們心理感到害怕。 這是因?yàn)槲矬w在越高處具有的勢(shì)能越高,物體總有從高處往低處的一種趨勢(shì), 就像
2、自由落體一樣, 我們從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)物體會(huì)自動(dòng)從地面上升到空中, 物體要從地面到空中, 必須要有外加力的作用。 電子本身就是一種物質(zhì), 也具有同樣的性質(zhì), 即它在一般情況下總想處于一種較為平安或穩(wěn)定的一種狀態(tài)基態(tài),也就是能量最低時(shí)的狀態(tài)。 當(dāng)有外加作用時(shí),電子也是可以吸收能量到能量較高的狀態(tài) 激發(fā)態(tài),但是它總有時(shí)時(shí)刻刻想回到基態(tài)的趨勢(shì)。 一般來(lái)說(shuō), 離核較近的電子具有較低的能量, 隨著電子層數(shù)的增加,電子的能量越來(lái)越大;同一層中,各亞層的能量是按s、p、d、f 的次序增高的。這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排布時(shí)遵守以下次序: 1s、2s、2p、 3s、3p、4s、3d、4p,2保里不相容
3、原理我們已經(jīng)知道, 一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要從 4 個(gè)方面來(lái)進(jìn)展描述, 即它所處的電子層、電子亞層、電子云的伸展方向以及電子的自旋方向。 在同一個(gè)原子中沒(méi)有也不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全一樣的兩個(gè)電子存在, 這就是保里不相容原理所告訴大家的。根據(jù)這個(gè)規(guī)那么,如果兩個(gè)電子處于同一軌道,那么,這兩個(gè)電子的自旋方向必定相反。也就是說(shuō),每一個(gè)軌道中只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。 這一點(diǎn)好似我們坐電梯, 每個(gè)人相當(dāng)于一個(gè)電子, 每一個(gè)電梯相當(dāng)于一個(gè)軌道, 假設(shè)電梯足夠小,每一個(gè)電梯最多只能同時(shí)供兩個(gè)人乘坐, 而且乘坐時(shí)必須一個(gè)人頭朝上,另一個(gè)人倒立著為了充分利用空間。根據(jù)保里不相容原理,我們得知:s 亞層只有 1
4、 個(gè)軌道,可以容納兩個(gè)自旋相反的電子; p 亞層有 3 個(gè)軌道,總共可以容納 6 個(gè)電子; f 亞層有 5 個(gè)軌道,總共可以容納 10 個(gè)電子。我們還得知:第一電子層 K 層中只有 1s 亞層,最多容納兩個(gè)電子;第二電子層 L 層中包括 2s 和 2p 兩個(gè)亞層,總共可以容納 8 個(gè)電子;第 3 電子層M層中包括 3s、3p、3d 三個(gè)亞層,總共可以容納 18 個(gè)電子 , 第 n 層總共可以容納 2n2 個(gè)電子。3洪特規(guī)那么從光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來(lái)的洪特規(guī)那么有兩方面的含義: 一是電子在原子核外排布時(shí),將盡可能分占不同的軌道, 且自旋平行; 洪特規(guī)那么的第二個(gè)含義是對(duì)于同一個(gè)電子亞層,當(dāng)電子排布
5、處于專業(yè)資料整理WORD格式全滿 s2、p6、 d10、 f14 半滿 s1、p3、 d5、f7 全空 s0、p0、d0、f0 時(shí)比較穩(wěn)定。這類似于我們坐電梯的情況中,要么電梯是空的,要么電梯里都有一個(gè)人, 要么電梯里都擠滿了兩個(gè)人, 大家都覺(jué)得比較均等,誰(shuí)也不抱怨誰(shuí);如果有的電梯里擠滿了兩個(gè)人, 而有的電梯里只有一個(gè)人,或有的電梯里有一個(gè)人, 而有的電梯里沒(méi)有人, 那么必然有人產(chǎn)生抱怨情緒, 我們稱之為不穩(wěn)定狀態(tài)。二、核外電子排布的方法對(duì)于某元素原子的核外電子排布情況, 先確定該原子的核外電子數(shù) 即原子序數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù),如24 號(hào)元素鉻,其原子核外總共有24 個(gè)電子,然后將這24 個(gè)電
6、子從能量最低的1s 亞層依次往能量較高的亞層上排布,只有前面的亞層填滿后,才去填充后面的亞層,每一個(gè)亞層上最多能夠排布的電子數(shù)為:s 亞層2 個(gè), p 亞層 6 個(gè),d 亞層 10 個(gè),f 亞層 14 個(gè)。最外層電子到底怎樣排布,還要參考洪特規(guī)那么,如 24 號(hào)元素鉻的 24 個(gè)核外電子依次排列為1s22s22p63s23p64s23d4根據(jù)洪特規(guī)那么, d 亞層處于半充滿時(shí)較為穩(wěn)定,故其排布式應(yīng)為:1s22s22p63s23p64s13d5最后,按照人們的習(xí)慣“每一個(gè)電子層不分隔開(kāi)來(lái),改寫成1s22s22p63s23p63d54s1即可。三、核外電子排布在中學(xué)化學(xué)中的應(yīng)用1原子的核外電子排布
7、與軌道表示式、原子構(gòu)造示意圖的關(guān)系:原子的核外電子排布式與軌道表示式描述的內(nèi)容是完全一樣的, 相對(duì)而言,軌道表示式要更加詳細(xì)一些,它既能明確表示出原子的核外電子排布在哪些電子層、電子亞層上,還能表示出這些電子是處于自旋一樣還是自旋相反的狀態(tài), 而核外電子排布式不具備后一項(xiàng)功能。原子構(gòu)造示意圖中可以看出電子在原子核外分層排布的情況,但它并沒(méi)有指明電子分布在哪些亞層上, 也沒(méi)有指明每個(gè)電子的自旋情況, 其優(yōu)點(diǎn)在于可以直接看出原子的核電荷數(shù)或核外電子總數(shù)。2原子的核外電子排布與元素周期律的關(guān)系專業(yè)資料整理WORD格式在原子里,原子核位于整個(gè)原子的中心,電子在核外繞核作高速運(yùn)動(dòng),因?yàn)殡娮訉I(yè)資料整理W
8、ORD格式在離核不同的區(qū)域中運(yùn)動(dòng), 我們可以看作電子是在核外分層排布的。 按核外電子排布的 3 條原那么將所有原子的核外電子排布在該原子核的周圍, 發(fā)現(xiàn)核外電子排布遵守以下規(guī)律:原子核外的電子盡可能分布在能量較低的電子層上離核較近;假設(shè)電子層數(shù)是 n,這層的電子數(shù)目最多是 2n2 個(gè);無(wú)論是第幾層,如果作為最外電子層時(shí), 那么這層的電子數(shù)不能超過(guò) 8 個(gè),如果作為倒數(shù)第二層 次外層,那么這層的電子數(shù)便不能超過(guò) 18 個(gè)。這一結(jié)果斷定了元素原子核外電子排布的周期性變化規(guī)律, 按最外層電子排布一樣進(jìn)展歸類, 將周期表中同一列的元素劃分為一族;按核外電子排布的周期性變化來(lái)進(jìn)展劃分周期如第一周期中含有
9、的元素種類數(shù)為2,是由 1s12 決定的第二周期中含有的元素種類數(shù)為8,是由 2s122p06決定的第三周期中含有的元素種類數(shù)為8,是由 3s123p06決定的第四周期中元素的種類數(shù)為18,是由 4s123d0104p06決定的。由此可見(jiàn),元素原子核外電子排布的規(guī)律是元素周期表劃分的主要依據(jù), 是元素性質(zhì)周期性變化的根本所在。 對(duì)于同族元素而言, 從上至下,隨著電子層數(shù)增加,原子半徑越來(lái)越大, 原子核對(duì)最外層電子的吸引力越來(lái)越小, 最外層電子越來(lái)越容易失去,即金屬性越來(lái)越強(qiáng);對(duì)于同周期元素而言,隨著核電荷數(shù)的增加,原子核對(duì)外層電子的吸引力越來(lái)越強(qiáng), 使原子半徑逐漸減小, 金屬性越來(lái)越差, 非金屬性越來(lái)越強(qiáng)總的說(shuō)排布規(guī)那么:1,也是最重要的, 能量最低原理。 所有原那么的電子排布應(yīng)使該原子的能量最低。2,洪特規(guī)那么。3,泡利不相容原理。同一個(gè)原子不存
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