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  • 原子核外电子排布规则

    千次阅读 2020-12-31 13:45:20
    原子核外电子排布与原子轨道的能级次序有关,排布市主要服从三个规则:能量Z低原理、泡利原理以及洪特规则。原子核外电子排布规则原子核外电子排布是有规律的,首先是电子按层排布,而且每层Z多容纳的电子数为2n2个;...

    原子核外电子排布是原子核外电子的一种排列规则。原子核外电子排布与原子轨道的能级次序有关,排布市主要服从三个规则:能量Z低原理、泡利原理以及洪特规则。

    原子核外电子排布规则

    原子核外电子排布是有规律的,首先是电子按层排布,而且每层Z多容纳的电子数为2n2个;其次,Z外层电子数不得超过8个,而次外层的电子数则不能超过18个。这些规律是从实验和周期律总结出来的,核外电子的排布服从如下的三个规则:

    1、能量Z低原理:

    核外电子的排布将尽可能使体系的能量Z低。因此,电子首先排布在能量Z低的轨道上,Z低轨道排满后,电子再进入能量较高的轨道。

    2、泡利原理:

    在同一个原子中,Z多只能有两个电子处在同一状态(这里指的是由三个量子数n,l,m规定的状态或称为轨道),但这两个电子的自旋方向必须相反。

    这就是说,在同一原子中不可能有二个或更多个电子有完全相同的四个量子数。这个原理是泡利根据实验总结出来的,泡利原理是自旋量子数为半整数的一类牡子(如电子、质子和中子等)所遵从的统计规律的反映。

    从几率的观点来看,两个电子在某一瞬间同时在空间某点出现的几率等于零,这说明电子有相互回避的特性,这种特性就反映在泡利原理中。

    3、洪特规则:

    在不违背能量Z低原理和泡利原理的前提下,在由相同的主量子数n和角量于数l规定的等价轨道上排布电子时,电子总是先单独而且自旋平行地占据尽量多的轨道,当各等价轨道上都占有一个电子后,电子继续境充时才逐一填充在己有一个电子的轨道上,这一规则是洪特根据光谱实验总结出来的,又称为尽量不成对原理。

    原子轨道的能级次序

    原子核外电子排布时,其主要依据是原子轨道的能级次序。

    原子轨道能是指和电子波函数Φ1相应的能量E1。原子的总能量近似等于各个电子的原子轨道能之和。电子结合能是指在基态原子中当其它电子处于Z低能态,电子从指定轨道上电离时所需要能量的负值。电子结合能反映了原子轨道能级的高低,所以又称为原子轨道能级。因此,原子轨道的能级次序可通过两种方法获得。

    单个电子在某个原子轨道上运动的能量严格说是无法由实验测量的。因为,当某一轨道上的电子突然受激电离时,其它电子的运动状态都要发生相应的变化。假定这些电子的运动状态来不及调整,被“冻结”在各自原来的轨道上,这时原子轨道能就等于在此轨道上运动的电子其电离能的负值。这就是的库普曼定理。

    根据这个定理,原子轨道的能级次序,可通过电离能、原子光谱和光电子能谱等实验方法进行测定。随着原子光谱和光电子能谱实验技术的不断发展,人们已经得到了比较完整的基态原子的轨道数据。

    原子轨道的能量还可通过理论计算。在中心力场模型下,多电子原子的薛定谔方程化解成了单电子原子的Schrodinger方程,于是用斯莱脱屏蔽常数就可近似计算出原子轨道的能量大小。另外,利用Hartree-Fock自洽场法也可近似计算出电子轨道能的总和。我国量子化学家徐光宪根据X射线光谱和可见光谱数据,提出了一个电子能级分组计算法.即(n+0.7l)规则。

    由于在多电子原子中,原子轨道的能量是受多种因素决定的,它包括该轨道电子的动能、受核吸引的位能以及电子之间的库仑排斥能和交换能。也就是说,原子轨道的能量除了和原子的核电荷数有关外,还与该电子所处的状态、其它电子的状态以及它们之间复杂的相互作用密切相关。

    因此到目前为至,无论是实验测定还是理论计算,在很大程度上都带有近似性。这也是长期以来.原子轨道能级一直争论不息的主要原因。尽管争论的焦点是3d和4s轨道的能量高低,但从原于轨道能级次序来分析,这些观点可以概括为以下三种形式:

    鲍林式:ns

    考腾式:(n-2)f

    鲍林-柯尔逊式:ns≈(n-2)f≈(n-1)d

    原子核外电子排布表示方法

    一、能层、能级与轨道

    总规律:元素的原子核外电子按照能量由低到高的顺序依次排布在不同的能级中。

    1、核外电子的能量主要取决于电子层和电子亚层。电子层又叫能层,它决定电子的能量高低和离核远近;同一电子层还可以分成一个或几个电子亚层,电子亚层决定同一电子层的电子的能量差异和电子云的形状。s亚层呈球形,p亚层呈哑铃形,d亚层成四瓣花瓣形,f亚层形状更复杂。能级就由能层和电子亚层共同构造。

    2、能层用n表示,按能量由低到高的顺序依次表示为1、2、3、4、5、6、7,依次对应K、L、M、N、O、P、Q层。电子亚层s、p、d、f表示。各电子层Z多容纳的电子亚层是n种。K层只有s一种亚层,L层有s、p2种亚层,M层有s、p、d3种亚层,N层有s、p、d、f4种亚层,O层有5种亚层,P层有6种亚层,Q层有7种亚层。能层用电子层和电子亚层共同表示,在电子亚层符号的前面加上能层序号就是能级符号。例如:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f…

    3、同一电子亚层形状相同但伸展方向不同,可以构成不同轨道。s有1个轨道,p有3个轨道,d有5个轨道,f有7个轨道,可用方框来表示。s轨道p轨道f轨道4、能量关系:①相同能层的原子轨道能量高低:ns

    二、核外电子排布的表示方法

    1、结构示意图:用以表示原子核电荷数和核外电子在各电子层排布的简图。

    2、电子排布式:用能级符号表示核外电子在各个能级排布情况的图式。例如S:1s22s22p63s23p4。

    3、简化电子排布式:用内层所代表的元素符号和外围电子排布式表示核外电子排布情况的图式。例如S:[Ne]3s23p4。

    4、轨道排布式:用方框和“↑”“↓”表示核外电子在各个能级的轨道中的排布情况的图式。

    例如S:1s2s2p3s3p。轨道排布式Z能体现能量Z低原理、泡利原理和洪特规则,可以反映电子的自旋状态。

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  • 原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.2.原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。3.次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。4.核...

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    原子核外电子排布规律性质-1~36号原子结构示意图-电子层排布规律

    核外电子排布的一般规律:1.原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.2.原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。3.次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。4.核外电子分层排布,电子总是优先排布在能量最低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即最先排K层,当K层排满后,冉排L层等。原子核外电子排布不是孤立的,而是相互联系的。层数相同而位置不同的电子层中最多容纳的电子数小一定相同,如N层为最外层时,最多只能排8个电子;N层为次外层时,最多只能排18个电子而不是32个电子(2×42=32)。原子核外电子的排布" 原子核外电子的排布:在多电子原子中,由于各电子所具有的能量不同,因而分布在离核远近不同的区域内做高速运动。能量低的电子在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核较远的区域内运动。电子层:电子层在含有多个电子的原子里,电子分别存能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层,分别用n=1,2,3,4,5.6,7或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层" 原子结构与元素的性质:原子的核外电子排布对元素的化学性质有着非常重要的影响。元素的化学性质主要取决于原子的核外最外层电子数。1.元素的金属性、非金属性(得失电子能力)与最外层电子数的关系(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为2),已达稳定结构,既不易失电子也小易得电子,所以化学性质不活泼。(2)金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子而达到稳定结构,其单质表现还原性。(3)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子而达到稳定结构,其单质多表现氧化性。2.元素的化合价与原子最外层电子数的关系元素显正价还是显负价及其数值大小与原子的最外层电子数密切相关。其一般规律可归纳如下表: 宜城教育资源网www.ychedu.com

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  • 核外电子的排布规律

    千次阅读 2020-12-23 09:58:20
    核外电子的排布规律之一首先,各电子层最多容纳的电子数目是2n2。其次,最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)...核外电子的排布规律之二核外电子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。能量...

    核外电子的排布规律之一

    首先,各电子层最多容纳的电子数目是

    2n2

    其次,最外层电子数目不超过

    8

    个(

    K

    层为最外层时不超过

    2

    个)

    第三,次外层电子数目不超过

    18

    个,倒数第三层电子数目不超过

    32

    个。

    核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,

    然后再由里往外依次排布在能量

    逐步升高的电子层里。

    以上几点是互相联系的,不能孤立地理解。

    核外电子的排布规律之二

    核外电子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。能量最低原

    理就是在不违背泡利不相容原理的前提下,

    核外电子总是尽先占有能量最低的轨

    道,

    只有当能量最低的轨道占满后,

    电子才依次进入能量较高的轨道。

    也就是尽

    可能使体系能量最低。

    洪特规则是在等价轨道

    (相同电子层、

    电子亚层上的各个

    轨道)

    上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,

    且自旋方向相同。

    后来量子力学

    证明,电子这样排布可使能量最低,所以洪特规则可以包括在能量最低原理中,

    作为能量最低原理的一个补充。

    在同一个原子中,离核越近、

    n

    越小的电子层能量越低。在同一电子层中,各亚

    层的能量按

    s

    p

    d

    f

    的次序增高的。因此,

    E1s

    E2s

    <E3s„„;

    E4s

    E4p

    <E4d„„。

    在多电子的原子里的各个电子之间存在相互作用,

    研究某个外层电子的运动状态

    时,

    必须同时考虑到核及其它电子对它的作用。

    由于其它电子的存在,

    往往减弱

    了原子核对外层电子的作用力,从而使多电子原子的电子能级产生交错现象

    核外电子的排布规律之三

    (

    1

    )泡利不相容原理

    泡利不相容原理是奥地利物理学家泡利提出来的。

    他指出,

    在同一个原子中,

    不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。

    或者说,

    运动状态完全相同的电子

    在同一原子里是不能并存的、

    是互不相容的。

    如果同一原子中的电子前三种运动

    状态完全一样,

    那么处于同一轨道上的电子其第四种运动状态——自旋方向必然

    不同。

    由此,

    可以推论:

    同一原子中每一个轨道上只能容纳两个自旋方向相反的

    电子。

    根据泡利不相容原理可推算出各个电子层可能容纳的电子数为

    2n2

    个。

    (

    2

    )能量最低原理

    能量最低原理是容易理解的,象水往低处流以处于势能较低的稳定状态一样,

    核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,

    只当能量最低的轨道占满后,

    电子才依

    次进入能量较高的轨道。

    这是宇宙间从宏观到微观普遍存在的法则——能量越低

    越稳定。

    ①电子排布时,

    按电子亚层能量高低排布。

    在同一电子层上,

    各亚层的能量顺序

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  • 核外电子的能蛩与分层排布在含有多个电子的原子里,电子的能带不同,根据电子能量的差异,电子尽先排布在能量最低的电子层里,然后再依次由里,向排布在能盘逐渐升高的电子层里,即分层排布。依次由里向排布的...

    核外电子的排布及其规律

    1.核外电子的能蛩与分层排布

    在含有多个电子的原子里,电子的能带不同,根据电子能量的差异,电子尽先排布在能量最低的电子层里,然后再依次由里,向外排布在能盘逐渐升高的电子层里,即分层排布。依次由里向外排布的顺序是:K(即第一层,以后的层数顺推)、L、M、N、0、P、Q层。电子层从内向外分别是:K,L,M,N,O,P以及Q,或记作1,2,3,4,5,6以及7。

    亨利·莫塞莱和查尔斯·巴克拉的X-射线吸收研究首次于实验中发现电子层。巴克拉把它们称为K、L和、M(以英文字母排列)等电子层。这些字母后来被n值1、2、3等取代。它们被用于分光镜的西格班记号法。

    2.核外电子分层徘布的规律

    1.各电子层最多容纳的电子数是2n2个,n为电子层数;

    2.电子进入电子层的顺序是,先能量低的,后能量高的,

    即排满了K层才排L层,再排M层,N层。

    3.最外层的电子数小于等于8(K层为最外电子层时不超过2个);

    4.次外层的电子数小于等于18。

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  • 本文从电子组态能量计算,并结合洪特规则及原子模型的松紧效应,提出d区元素原子核外电子排布所遵循的规律:①电子先填充(n-1)d轨道,然后再填充ns轨道。②最后填充的电子有一个或两个进入ns轨道,还是全部填进(n-1)...
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原子核外电子的能量

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