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文檔簡介
1、原子核外電子排布規律能量最低原理:電子層劃分為k<l<m<o<p<q,對應電子層能量增大;原子核外電子排布按照能量較低者低優先排布原則.每個電子層最多只能容納2n2個電子。 最外層最多只能容納 8個電子(k層為最外層時不能超過2個) 次外層最多只能容納18個電子(k層為次外層時不能超過2個 倒數第三層最多只能容納32個電子注意:多條規律必須同時兼顧。 簡單例子的結構特點:(1)離子的電子排布:主族元素陽離子跟上一周期稀有氣體的電子層排布相同,如鈉離子、鎂離子、鋁離子和氖的核外電子排布是相同的。 陰離子更同一周期稀有氣體的電子排布相同:負氧離子,氟離子和氖的核外電子
2、排布是相同的。(2)等電子粒子(注意主要元素在周期表中的相對位置) 10電子粒子:ch、n、nh、nh、nh、o、oh、ho、ho、f、hf、ne、na、mg、al等。 18電子粒子:sih、p、ph、s、hs、hs、cl、hcl、ar、k、ca、ph等。 特殊情況:f、ho、ch、choh 核外電子總數及質子總數均相同的陽離子有:na、nh、ho等;陰離子有:f、oh、nh; hs、cl等。前18號元素原子結構的特殊性:(1)原子核中無中子的原子:h (2)最外層有1個電子的元素:h、 li、na;最外層有2個電子的元素:be、mg、he(3)最外層電子總數等于次外層電子數的元素:be、ar
3、(4)最外層電子數等于次外層電子數2倍的元素:c ;是次外層電子數3倍的元素:o ;是次外層電子數4倍的元素:ne (5)最外層電子數是內層電子數一半的元素:li、p(6)電子層數與最外層電子數相等的元素:h、be、al(7)電子總數為最外層電子數2倍的元素:be(8)次外層電子數是最外層電子數2倍的元素:li、si元素周期表的規律:(1)最外層電子數大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素,最外層電子數為1或2的元素可能是主族、副族或0族元素,最外層電子數為8的元素是稀有氣體(he例外)(2)在元素周期表中,同周期的a、a族元素的原子序數差別有:第2、3周期(短周期)元素原子序數都相差1;
4、第4、5周期相差11;第6、7周期相差25(3)同主族、鄰周期元素的原子序數差 位于過渡元素左側的主族元素,即a、a族,同主族、鄰周期元素原子序數之差為下一周期元素所在周期所含元素總數;相差的數分別為2,8,8,18,18,32 位于過渡元素左側的主族元素,即aa族,同主族、鄰周期元素原子序數之差為下一周期元素所在周期所含元素種數。例如,氯和溴的原子序數之差為35-17=18(溴所在第四周期所含元素的種數)。相差的數分別為8,18,18,32,32. 同主族非縣令的原子序數差為上述連續數的加和,如h和cs的原子序數為2+8+8+18+18=54(4)元素周期表中除族元素之外,原子序數為奇數(偶
5、數)的元素,所屬所在族的序數及主要化合價也為奇數(偶數)。如:氯元素的原子序數為17,而其化合價有-1、+1、+3、 +5、+7 ,最外層有7個電子,氯元素位于a族;硫元素的原子序數為16,而其化合價有-2、+4、+6價,最外層有6個電子,硫元素位于a族。(5)元素周期表中金屬盒非金屬元素之間有一分界線,分界線右上方的元素為非金屬元素,分界線左下方的元素為非金屬元素(h除外),分界線兩邊的元素一般既有金屬性也有非金屬性。每周期的最右邊金屬的族序數與周期序數相等,如:al為第三周期a族。元素周期律:(1)原子半徑的變化規律:同周期主族元素自左向右,原子半徑逐漸增大;同主族元素自上而下,原子半徑逐
6、漸增大。(2)元素化合價的變化規律:同周期自左向右,最高正價:+1+7,最高正價=主族序數(o、f除外),負價由-4-1,非金屬負價=-(8-族序數)(3)元素的金屬性:同周期自左向右逐漸減弱;同主族自上而下逐漸增強。(4)元素的非金屬性:同周期制作仙游逐漸增強;同主族自上而下逐漸減弱。(5)最高價化合物對應水化物的酸、堿性:同周期自左向右酸性逐漸增強,堿性逐漸減弱;同主族自上而下酸性逐漸減弱,堿性逐漸增強。(6)非金屬氣態氫化物的形成難以、穩定性:同周期自左向右形成由難到易,穩定性逐漸增強;同主族自上而下形成由易到難,穩定性逐漸減弱。原子核外電子按照軌道式排布時遵守下列次序:1s<2s
7、<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p規律總結:s有1個軌道,最多容納2個電子 p有3個軌道,最多容納6個電子 d有5個軌道,最多容納10個電子 f 有7個軌道,最多容納14個電子 每一個軌道可以容納兩個自選方向相反的電子 s<p<d (n+1)s<n d (n+1)p<(n+2)s<n f<(n+1)d原子核外電子排布規律 1、泡利不相容原理:每個軌道最多只能容納兩個電子,且自旋相反配對 2、
8、能量最低原理:電子盡可能占據能量最低的軌道 3、洪特規則:簡并軌道(能級相同的軌道)只有被電子逐一自旋平行地占據后,才能容納第二個電子 另外:等價軌道在全充滿、半充滿或全空的狀態是比較穩定的,亦即下列電子結構是比較穩定的: 全充滿-p6或d10 或f14 半充滿-p3或d5或f7 全空-p0 或d0或 f0 還有少數元素(如某些原子序數較大的過渡元素和鑭系、錒系中的某些元素)的電子排布更為復雜,既不符合鮑林能級圖的排布順序,也不符合全充滿、半充滿及全空的規律。而這些元素的核外電子排布是由光譜實驗結構得出的,我們應該尊重光譜實驗事實。 對于核外電子排布規律,只要掌握一般規律,注意少數例外即可。
9、處于穩定狀態的原子,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則,一般而言,在這三條規則的指導下,可以推導出元素原子的核外電子排布情況,在中學階段要求的前36號元素里,沒有例外的情況發生。 1最低能量原理 電子在原子核外排布時,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,我們站在地面上,不會覺得有什么危險;如果我們站在20層樓的頂上,再往下看時我們心理感到害怕。這是因為物體在越高處具有的勢能越高,物體總有從高處往低處的一種趨勢,就像自由落體一樣,我們從來沒有見過物體會自動從地面上升到空中,物體要從地面到空中,必須要
10、有外加力的作用。電子本身就是一種物質,也具有同樣的性質,即它在一般情況下總想處于一種較為安全(或穩定)的一種狀態(基態),也就是能量最低時的狀態。當有外加作用時,電子也是可以吸收能量到能量較高的狀態(激發態),但是它總有時時刻刻想回到基態的趨勢。一般來說,離核較近的電子具有較低的能量,隨著電子層數的增加,電子的能量越來越大;同一層中,各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。這兩種作用的總結果可以得出電子在原子核外排布時遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p 2保里不相容原理 我們已經知道,一個電子的運動狀態要從4個方面來進行描述,即它所處的電子層、電子亞層、電子云的伸
11、展方向以及電子的自旋方向。在同一個原子中沒有也不可能有運動狀態完全相同的兩個電子存在,這就是保里不相容原理所告訴大家的。根據這個規則,如果兩個電子處于同一軌道,那么,這兩個電子的自旋方向必定相反。也就是說,每一個軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子。這一點好像我們坐電梯,每個人相當于一個電子,每一個電梯相當于一個軌道,假設電梯足夠小,每一個電梯最多只能同時供兩個人乘坐,而且乘坐時必須一個人頭朝上,另一個人倒立著(為了充分利用空間)。根據保里不相容原理,我們得知:s亞層只有1個軌道,可以容納兩個自旋相反的電子;p亞層有3個軌道,總共可以容納6個電子;f亞層有5個軌道,總共可以容納10個電子。我們
12、還得知:第一電子層(k層)中只有1s亞層,最多容納兩個電子;第二電子層(l層)中包括2s和2p兩個亞層,總共可以容納8個電子;第3電子層(m層)中包括3s、3p、3d三個亞層,總共可以容納18個電子第n層總共可以容納2n2個電子。 3洪特規則 從光譜實驗結果總結出來的洪特規則有兩方面的含義:一是電子在原子核外排布時,將盡可能分占不同的軌道,且自旋平行;洪特規則的第二個含義是對于同一個電子亞層,當電子排布處于 全滿(s2、p6、d10、f14) 半滿(s1、p3、d5、f7) 全空(s0、p0、d0、f0)時比較穩定。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人,要么電梯里都
13、擠滿了兩個人,大家都覺得比較均等,誰也不抱怨誰;如果有的電梯里擠滿了兩個人,而有的電梯里只有一個人,或有的電梯里有一個人,而有的電梯里沒有人,則必然有人產生抱怨情緒,我們稱之為不穩定狀態。 二、核外電子排布的方法 對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(即原子序數、質子數、核電荷數),如24號元素鉻,其原子核外總共有24個電子,然后將這24個電子從能量最低的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,每一個亞層上最多能夠排布的電子數為:s亞層2個,p亞層6個,d亞層10個,f亞層14個。最外層電子到底怎樣排布,還要參考洪特規則,如24號元素
14、鉻的24個核外電子依次排列為 1s22s22p63s23p64s23d4 根據洪特規則,d亞層處于半充滿時較為穩定,故其排布式應為: 1s22s22p63s23p64s13d5 最后,按照人們的習慣“每一個電子層不分隔開來”,改寫成 1s22s22p63s23p63d54s1 即可。原子核外電子排布應遵循的三大規律 (一) 泡利不相容原理:1在同一個原子里,沒有運動狀態四個方面完全相同的電子存在,這個結論叫泡利不相容原理。2根據這個原理,如果有兩個電子處于一個軌道(即電子層 電子亞層 電子云的伸展方向都相同的軌道),那么這兩個電子的自旋方向就一定相反。3各個電子層可能有的最多軌道數為 ,每個軌
15、道只能容納自旋相反的兩個電子,各電子層可容納的電子總數為2個。(二) 能量最低原理:1在核外電子的排布中,通常狀況下,電子總是盡先占有能量最低的原子軌道,只有當這些原子軌道占滿后,電子才依次進入能量較高的原子軌道,這個規律叫能量最低原理 。2能級:就是把原子中不同電子層和亞層按能量高低排布成順序,象臺階一樣叫做能級。(1) 同一電子層中各亞層的能級不相同,它們是按s,p,d,f的次序增高。不同亞層:ns< np< nd< nf(2) 在同一個原子中,不同電子層的能級不同。離核越近,n越小的電子層能級越低。同中亞層:1s< 2s< 3s;1p< 2p< 3p;(3) 能級交錯現象:多電子原子的各個電子,除去原子核對它們有吸引力外,同時各個電子之間還存在著排斥力,因而使多電子原子的電子所處的能級產生了交錯現象。例如:e3d >e4s , e4d >
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