1、 6.1 原子結構理論的早期發展原子結構理論的早期發展 微觀粒子微觀粒子: r 10-10 10-8 m 1803年年，道爾頓創立，道爾頓創立原子學說原子學說，認為元素是由非常微小的、看不認為元素是由非常微小的、看不見的、不可再分割的原子組成；原子既不能創造，不能毀滅，也見的、不可再分割的原子組成；原子既不能創造，不能毀滅，也不能轉變，所以在一切化學反應中都保持自己原有的性質不能轉變，所以在一切化學反應中都保持自己原有的性質。 1811年年，阿伏伽德羅將原子學說發展為，阿伏伽德羅將原子學說發展為“原子原子-分子論分子論”。 1913年年，英國物理學家莫賽來證明，英國物理學家莫賽來證明元素的原子

2、序數等于原子核中元素的原子序數等于原子核中的正電荷數和核外電子數的正電荷數和核外電子數。 1930年年，美國化學家鮑林（，美國化學家鮑林（L.Pauling，19011994）和德國物理）和德國物理學家學家J.C.Slater（19001976）把量子力學處理氫分子的成果推廣）把量子力學處理氫分子的成果推廣到多原子分子體系，到多原子分子體系，建立了價鍵理論（建立了價鍵理論（VBT）。闡明了共價鍵的。闡明了共價鍵的方向性和飽和性，指出了由于原子軌道重疊方式不同而形成的方向性和飽和性，指出了由于原子軌道重疊方式不同而形成的鍵和鍵和鍵這兩種基本共價鍵類型。鍵這兩種基本共價鍵類型。 1931年年，為解

3、釋甲烷分子的空間構型，鮑林又根據波，為解釋甲烷分子的空間構型，鮑林又根據波函數疊加原理，函數疊加原理，提出了雜化軌道理論提出了雜化軌道理論。作為價鍵理論。作為價鍵理論的重要補充，較滿意地解釋了共價多原子分子的空間的重要補充，較滿意地解釋了共價多原子分子的空間構型。構型。 1932年年，英國物理學家查德威克證實了，英國物理學家查德威克證實了原子核中不僅原子核中不僅含有正電荷的質子，還有不帶電的中子含有正電荷的質子，還有不帶電的中子。綜上，現有的對原子結構理論的認識：綜上，現有的對原子結構理論的認識： 原子由原子核和電子組成，原子核又由質子和中子原子由原子核和電子組成，原子核又由質子和中子組成，原

4、子序數等于原子核內質子數，也等于核外電子組成，原子序數等于原子核內質子數，也等于核外電子數。數。6.2 波爾理論波爾理論hEEvnm經典的原子結構理論：經典的原子結構理論：玻爾理論評價玻爾理論評價1.先進性：先進性：沖破了經典物理中能量連續的束縛，引入了沖破了經典物理中能量連續的束縛，引入了量子化量子化 理論，理論，提出了提出了原子軌道能級原子軌道能級的概念，成功地解釋了的概念，成功地解釋了 氫原子光譜和氫原子結構。氫原子光譜和氫原子結構。激發態原子發光的原因。激發態原子發光的原因。闡明了氫原子光譜波長的不連續性闡明了氫原子光譜波長的不連續性提出了量子數提出了量子數n的概念的概念2.局限性：局

5、限性：不能說明多電子原子的光譜，也不能說明氫原子光不能說明多電子原子的光譜，也不能說明氫原子光譜的精細結構。譜的精細結構。沒有考慮到微觀粒子運動的另外一個重要特征沒有考慮到微觀粒子運動的另外一個重要特征波粒二象性。波粒二象性。6.3 氫原子核外電子的運動狀態氫原子核外電子的運動狀態1、量子化性、量子化性 量子力學認為微觀粒子的能量是量子力學認為微觀粒子的能量是量子化量子化的，粒子可的，粒子可處于不同能級上，當粒子從一個能級躍遷到另一個能級處于不同能級上，當粒子從一個能級躍遷到另一個能級時，時，能量變化是跳躍式、不連續的能量變化是跳躍式、不連續的。6.3.1 微觀粒子的運動特征微觀粒子的運動特征

6、2、核外電子運動的波粒二象性核外電子運動的波粒二象性 1905年，愛因斯坦提出年，愛因斯坦提出“光量子學說光量子學說”，認為，認為光光具有波粒二象性。具有波粒二象性。 波粒二象性：是指某物質同時具備波的特質及粒波粒二象性：是指某物質同時具備波的特質及粒子的特質，波粒二象性是量子力學中的一個重要概念。子的特質，波粒二象性是量子力學中的一個重要概念。hP波粒二象性關系式：P : P : 動量，微觀粒子的粒子性動量，微觀粒子的粒子性入：波長，微觀粒子的波動性入：波長，微觀粒子的波動性h h ：普朗克常數：普朗克常數6.6266.626 1010-34 -34 JsJs微觀粒子的波粒二象性微觀粒子的波

7、粒二象性 1924年法國物理學家德布羅意提出電子等微粒年法國物理學家德布羅意提出電子等微粒也具有波粒二象性，并預言其波長也具有波粒二象性，并預言其波長入入和質量和質量m存存在關系式：在關系式：vmh德布羅意關系式： h h：普朗克常數：普朗克常數 v v：微觀粒子的速度：微觀粒子的速度 m：電子的質量：電子的質量 電子束窄縫光柵1927年德布羅意的假設被電子衍射實驗證實。3、統計性、統計性（1）海森堡不確定原理海森堡不確定原理：對于具有量子化和波：對于具有量子化和波粒二象性運動的微觀粒子不可能同時準確地測定粒二象性運動的微觀粒子不可能同時準確地測定它的空間位置（它的空間位置（x）和動量（）和動

8、量（ p）。）。 不確定原理不確定原理 無規律無規律4hPx（2）微觀粒子運動的統計規律微觀粒子運動的統計規律：在空間某一點：在空間某一點波的強度和粒子出現概率密度成正比。波的強度和粒子出現概率密度成正比。 電子運動雖然沒有確定的軌道，但是它在空電子運動雖然沒有確定的軌道，但是它在空間運動也是遵循一定規律的，即空間出現的概率間運動也是遵循一定規律的，即空間出現的概率可以由波的強度表現出來。因此電子及其微觀粒可以由波的強度表現出來。因此電子及其微觀粒子波又稱為子波又稱為概率波概率波。6.3.2 氫原子核外電子的運動狀態氫原子核外電子的運動狀態1.波函數波函數 量子力學第一條基本假定：任何微觀系統

9、的量子力學第一條基本假定：任何微觀系統的運運動狀態動狀態都可以用都可以用波波的數學函數式的數學函數式波函數波函數()來描來描述。述。波函數波函數: 波的數學函數式波的數學函數式,描述微觀粒子的運動狀態：描述微觀粒子的運動狀態： (x.y.z) 。 0VEhm8zyx22222222）（：電子的波函數：電子的波函數m： 電子的質量電子的質量h ： 普朗克常數普朗克常數E ：電子的總能量：電子的總能量V ：電子的勢能：電子的勢能 薛定諤方程：薛定諤方程： 描述描述氫原子和類氫離子穩定狀態氫原子和類氫離子穩定狀態（能量有確定值）（能量有確定值）時其核外電子運動狀態的波函數的時其核外電子運動狀態的波函

10、數的二階偏微分方程二階偏微分方程：2. 微觀粒子的運動方程微觀粒子的運動方程薛定諤方程薛定諤方程1）波函數的物理意義）波函數的物理意義(x,y,z)是求解薛定諤方程的一系列具體函數式，它是是求解薛定諤方程的一系列具體函數式，它是空間坐標空間坐標x,y,z 的函數，而不是一個確定的數值。的函數，而不是一個確定的數值。(x,y,z)核外空間、質量為核外空間、質量為m、離核距離、離核距離r、在核電場、在核電場勢能作用下的勢能作用下的電子的運動狀態電子的運動狀態。波函數波函數變換為球面坐標：變換為球面坐標： x = r sin cos y = r sin sin z = r cos r2 = x2 +

11、 y2 + z2 圖圖 球面坐標變換球面坐標變換 rsin zxy P(x,y,z)z=rcosx= rsincosy = rsinsinr2222222sin1)(sinsin1)(1rrrrrr0)(822VEhm球坐標波函數球坐標波函數 分離變量分離變量), r ()()()(),()(),(rRYrRr徑向波函數徑向波函數角度波函數角度波函數 上式代入球坐標波動方程得到：上式代入球坐標波動方程得到： 含變量方程含變量方程含變量方程)()()(rrR角度分布函數角度分布函數：表示原子軌道在空：表示原子軌道在空間的伸展情況；間的伸展情況；徑向分布函數徑向分布函數：原子軌道離核遠近：原子軌道

12、離核遠近 在求解薛定諤方程時，在求解薛定諤方程時，n, l 和和m的取值必須使波函數的取值必須使波函數合理合理(單值并且歸一單值并且歸一)。結果如下：。結果如下：n的取值為非零正整數的取值為非零正整數，l 的取值為的取值為0到到(n 1)之間的整數，而之間的整數，而m的取值為的取值為0到到 l 之間的整數。之間的整數。 由于上述參數的取值是非連續的由于上述參數的取值是非連續的,故被稱為故被稱為量子數量子數。求解求解 方程) r (R引入量子數引入量子數 n求解求解 方程)(引入量子數引入量子數 l求解求解 方程)(引入量子數引入量子數 m2）量子數）量子數量子數量子數 n、l、m 的取值規律的

13、取值規律 n=1,2,3,4, l=0,1,2,3, ,n-1 m=0,1,2,3, ,l( |m|l )(l 只能取比只能取比 n 小小1的整數的整數) 主量子數是確定電子離核遠近（平均距離）和能級主量子數是確定電子離核遠近（平均距離）和能級的主要參數，的主要參數，或者說它是或者說它是決定電子層數決定電子層數(原子軌道）原子軌道）的能的能量量。n值越大，表示電子離核的平均距離越遠，所處狀態值越大，表示電子離核的平均距離越遠，所處狀態的能級越高。的能級越高。電子層數電子層數 n 1 2 3 4 5 6 光譜學符號光譜學符號 K L M N O P 求解求解H原子薛定諤方程得到：每一個對應原子軌

14、道中原子薛定諤方程得到：每一個對應原子軌道中電子的能量只與電子的能量只與n有關：有關：121312molkJnE（1）主量子數主量子數n n(2)角量子數角量子數l ：表示原子軌道：表示原子軌道或電子云或電子云的形狀，并在多電的形狀，并在多電子原子中和主量子數一起決定電子的能級。子原子中和主量子數一起決定電子的能級。 l的取值受的取值受 n 的限制。的限制。如用如用主量子數主量子數來表示來表示電子層電子層，則，則角量子數角量子數就表示就表示同一電子層中的不同狀態的同一電子層中的不同狀態的分層分層 。l =0、1、2、3（n-1）共可取）共可取n個值。個值。如：如： n=1 l=0 n=2 l=

15、0、1 n=3 l=0、1、2 n=4 l=0、1、2、3 稱為稱為 s p d f l=0 s0 s軌道為球形對稱狀軌道為球形對稱狀 l=1 p1 p軌道為亞鈴狀軌道為亞鈴狀 l=2 d2 d軌道為花瓣狀軌道為花瓣狀 l l=3 f=3 f軌道為復雜的花瓣形軌道為復雜的花瓣形原子軌道的能量也與角量子數有關。原子軌道的能量也與角量子數有關。當主量子數相同，軌道的能量高低順序為：當主量子數相同，軌道的能量高低順序為：nss npp nddnf f 。圖圖 原子軌道形狀原子軌道形狀s軌道投軌道投影影yxdxy軌道軌道投影投影yx+-pz軌道軌道投影投影zx+-(3)磁量子數磁量子數m：原子軌道在空

16、間的伸展方向。：原子軌道在空間的伸展方向。l相同時，因相同時，因m不同，原子軌道可能有不同的伸展方向。決定了原子軌不同，原子軌道可能有不同的伸展方向。決定了原子軌道或電子云在空間的道或電子云在空間的伸展方向伸展方向,決定了決定了l相同的原子軌道的數相同的原子軌道的數目。除目。除s軌道外，都是各向異性的。軌道外，都是各向異性的。取值受取值受l 限制，限制，m=0，1，2，3l ，共可取，共可取2l+1個個值。值。磁量子數磁量子數m與能量無關與能量無關。ll=0，m=0表示表示S軌道在空間只有一種伸展方向。軌道在空間只有一種伸展方向。ll=1，m=0，1表示表示P軌道在空間有三種伸展方向。軌道在空

17、間有三種伸展方向。ll=2，m=0，1，2表示表示d軌道在空間有五種伸展方向。軌道在空間有五種伸展方向。ll=3，m=0，1，2，3表示表示f軌道在空間有七種伸展軌道在空間有七種伸展方向。方向。圖圖 s p d fs p d f原子軌道的角度分布圖：原子軌道的角度分布圖：+zXyzzx xx xxyyyxxzy+_+_sz+_pypxpzzxy+_-dxyzxy+_dyzx yz+-2Zdzy+-dx2x-y2_z+_dzxx_+y(4)自旋量子數自旋量子數ms 用波函數用波函數n,l,m描述原子中電子的運動描述原子中電子的運動,習慣上稱為軌道習慣上稱為軌道運動運動,它由它由n, l, m三個

18、量子數所規定三個量子數所規定,電子還有自旋運動，因電子還有自旋運動，因而產生磁矩，電子自旋磁矩只有兩個方向。而產生磁矩，電子自旋磁矩只有兩個方向。 自旋量子數的取值僅有兩個，自旋量子數自旋量子數的取值僅有兩個，自旋量子數ms =1/2，“”表示兩個不同的自旋方向，用表示兩個不同的自旋方向，用或或表示。表示。總結：總結：n，l，m三個量子數結合，確定一個波函數三個量子數結合，確定一個波函數(原子軌道原子軌道)。n，l，m，ms四個量子數結合，才能完整性說明電子在原四個量子數結合，才能完整性說明電子在原子中所處的狀態，即電子的運動狀態。子中所處的狀態，即電子的運動狀態。3）原子軌道及其符號的規定）

19、原子軌道及其符號的規定 所謂所謂 “原子軌道原子軌道” 是借用經典力學描述物體運動是借用經典力學描述物體運動的的軌道概念軌道概念。 把把 n,l,m 一組合理取值對應的一組合理取值對應的波動方程波動方程的一個的一個解解波函數波函數n,l,m(r,)稱為該原子的一個稱為該原子的一個原子軌道原子軌道核核外外電子電子的一種空間的一種空間運動狀態運動狀態。注意：注意： 原子軌道原子軌道的含義不同于的含義不同于宏觀物體宏觀物體的運動軌道也不的運動軌道也不同于同于玻爾理論玻爾理論中的固定軌道。中的固定軌道。2| ),(|zyx代表電子在核外空間某點出現的代表電子在核外空間某點出現的概率密度概率密度。原子軌

20、道符號原子軌道符號),(,rmlnnlm原子軌道符號原子軌道符號n 的取值用的取值用1,2,3,4,1,2,3,4,數值數值表示表示l 的取值用小寫字母表示的取值用小寫字母表示l= 0,1,2,3,s,p,d,fm 用原子軌道最大絕對值所用原子軌道最大絕對值所在的在的直線坐標方程直線坐標方程表示表示),(1, 1 , 2r1, 1, 2mlnxp2四個量子數描述原子中電子運動狀態四個量子數描述原子中電子運動狀態量子態量子態),(smmln(量子態量子態)n電子的能級電子的能級l電子云的形狀電子云的形狀m原子軌道，在空間的取向原子軌道，在空間的取向ms電子的自旋方向電子的自旋方向例如：例如：21

21、012， zp2JE1821045. 5形狀，伸展方向，自旋形狀，伸展方向，自旋n l M 軌 道 數 每 個 電 子 層 最 多 容 納 的電 子 數 1 0 (1s) 0 1 1 2 0 (2s) 0 2 1 (2P) 0、 -1、 +1 1 3 4 8 0 (3s) 0、 1 (3P) 0、 -1、 +1 3 2 (3d) 0、-1、-2、+1、+2 1 3 5 9 18 0 (4s) 0 1 (4P) 0、 -1、 +1 2 (4d) 0、-1、-2、+1、+2 4 3 (4f) 0、 -1、 -2、 -3 +1、 +2、 +3 1 3 5 7 16 32 2、 表表6-1 原子軌道與

22、量子數之間的關系原子軌道與量子數之間的關系三個量子數組合形式：三個量子數組合形式：n=1時，時，l=0,m=0.組合形式有一種組合形式有一種(1,0,0)n=2時，時，l=0, m =0 組合形式有一種組合形式有一種(2,0,0) l=1， m =0, 1組合形式有三種：組合形式有三種： （2,1,0）、）、(2,1,1)、（、（2,1,-1）每種組合對應一個軌道。每種組合對應一個軌道。例例 若某一電子有下列成套量子數，其中不可能存在的是（若某一電子有下列成套量子數，其中不可能存在的是（ ） (A) 3，1，-1，+1/2 (B) 3，1，0，-1/2 (C) 4，2，2，+1/2 (D) 1

23、，1，0，-1/23. 概率密度概率密度和電子云和電子云概率密度概率密度：電子在空間某處單位體積內出現的概率大小。：電子在空間某處單位體積內出現的概率大小。 2可以用來反映電子在空間某處單位體積內出現的概可以用來反映電子在空間某處單位體積內出現的概率密度。率密度。 用黑點的疏密表示概率密度分布的圖形叫用黑點的疏密表示概率密度分布的圖形叫電子云電子云。氫原子氫原子1S電子云：電子云：)ar2exp(a103020,0, 1體積概率概率密度 氫原子氫原子1s電子云如圖所示電子云如圖所示:電子云圖電子云圖界面圖界面圖徑向概徑向概率分布圖率分布圖電子云圖電子云圖1）原子軌道的角度分布圖）原子軌道的角度

24、分布圖原子軌道角度分布圖只與原子軌道角度分布圖只與 l,m有關，而與主量子有關，而與主量子數數 n 無關，因此，只要無關，因此，只要 l和和m相同的原子軌道，相同的原子軌道，它們的角度分布圖相同。它們的角度分布圖相同。4.波函數和電子圖像波函數和電子圖像原子軌道的畫法原子軌道的畫法例例zp2cos43zpY只與只與有關而與有關而與無關無關zpYPz 軌道軌道zx15 o30 o45 o60 os、p、d原子軌道的角度分布剖面圖原子軌道的角度分布剖面圖2 2）電子云的角度分布圖）電子云的角度分布圖 s，p，d電子云角度分布剖面圖電子云角度分布剖面圖電子云角度分布圖與原子軌道角度分布圖的電子云角度

25、分布圖與原子軌道角度分布圖的異同點：異同點：1. 原子軌道角度分布圖有正負之分，而電子云的角度分布圖原子軌道角度分布圖有正負之分，而電子云的角度分布圖因角度函數經過平方后，所以無正負之分。因角度函數經過平方后，所以無正負之分。2. 電子云的角度分布圖比原子軌道角度分布圖瘦，因角度函電子云的角度分布圖比原子軌道角度分布圖瘦，因角度函數數Y的絕對值的絕對值1，所以，所以Y絕對值的平方值比絕對值的平方值比Y的絕對值更小。的絕對值更小。3.電子云的角度分布圖，表示電子在空間不同方向出現的電子云的角度分布圖，表示電子在空間不同方向出現的概概率密度率密度的相對大小。的相對大小。4.電子云角度分布圖不同于電

26、子云角度分布圖不同于電子云圖。電子云圖。相同點：相同點： 1. 圖形相似圖形相似 2. 方向相同方向相同2222|YYRn 電子運動電子運動能量能量的主要決定因素：的主要決定因素： n越越大，電子離核的大，電子離核的平均距離平均距離越遠，越遠，能級能級越高。越高。n 相同的各原子軌道歸并為同一電子層。相同的各原子軌道歸并為同一電子層。1. 主量子數主量子數 n 6, 5, 4, 3, 2, 1nPONMLK,（光譜學表示法）（光譜學表示法）6.3.3 四個量子數的物理意義四個量子數的物理意義2 . 角量子數角量子數 l 取值取值:0，1，2，3,（n1） 對于給定的主量子數對于給定的主量子數n

27、來說，可有來說，可有n個不相同的角量子個不相同的角量子數數 l 例:主量子數n=3， l =0， l =1， l =2。 如用如用主量子數主量子數來表示來表示電子層電子層，則，則角量子數角量子數就表示同一就表示同一電子層中的不同狀態的電子層中的不同狀態的分層分層 .6.3.3 四個量子數的物理意義四個量子數的物理意義3.磁量子數磁量子數 m 電子在核外運動的角動量電子在核外運動的角動量 M在在 z方向上的分量方向上的分量 Mz2hmMzm 的物理意義：的物理意義： 決定電子的軌道角動量在決定電子的軌道角動量在磁場方向磁場方向的分量值大小，因的分量值大小，因此，此， m 稱為稱為磁量子數。磁量子

28、數。 l相同，相同，m不同的軌道，能量相同，則這些原子軌道不同的軌道，能量相同，則這些原子軌道是能量簡并軌道。簡并軌道的數目，稱為簡并度。是能量簡并軌道。簡并軌道的數目，稱為簡并度。等價軌道等價軌道22233yxzddn 相同相同m 不同不同的原子軌道的原子軌道簡并軌道層（簡并軌道層（等價軌道等價軌道）l 相同相同例：例：3px, 3py, 3pz簡并度簡并度33dxy 3dxz 3dyz簡并度簡并度5（4）自旋量子數）自旋量子數ms 電子不僅繞核旋轉，還繞著本身的軸作自旋運動。電子不僅繞核旋轉，還繞著本身的軸作自旋運動。自旋有兩個相反的方向，故自旋有兩個相反的方向，故自旋量子數自旋量子數ms

29、只有只有+1/2和和-1/2兩個值，兩個值，分別代表電子順時針和逆時針的兩個自旋方向，用（分別代表電子順時針和逆時針的兩個自旋方向，用（ ）（ ）表示。）表示。l21 根據光譜實驗，鮑林把能量相近的軌道歸為一個根據光譜實驗，鮑林把能量相近的軌道歸為一個能級組，共能級組，共七個能級組七個能級組，按能量從低到高排列。，按能量從低到高排列。一、一、1s二、二、2s 2p三、三、3s 3p四、四、4s 3d 4p五、五、5s 4d 5p六、六、6s 4f 5d 6p七、七、7s 5f 6d(與元素周期表周期一致與元素周期表周期一致)6.4 多電子原子多電子原子核外電子的運動狀態核外電子的運動狀態6.4

30、.1多電子原子軌道的能級多電子原子軌道的能級 當當n相同相同時時,L值增大，軌道的能量升高。值增大，軌道的能量升高。 如：如：nsnpndnf 。 當當L相同相同時時,n值增大，軌道的能量升高。值增大，軌道的能量升高。 如：如：1S2S3S， 2P3P4S，5S4d，6S4f。 n. L相同相同的軌道的軌道,能量相同，稱為等價軌道能量相同，稱為等價軌道.例如：例如：3Px , 3Py , 3Pz 結論：結論：1、核外電子分布要遵循的三個原理：核外電子分布要遵循的三個原理：（1）能量最低原理能量最低原理：核外電子分布總是盡先占據能量：核外電子分布總是盡先占據能量最低的軌道。最低的軌道。（2）泡利

31、不相容原理泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四個：在同一原子中，不可能有四個量子數完全相同的電子存在。任何一個原子軌道最多容量子數完全相同的電子存在。任何一個原子軌道最多容納納2個電子，且兩電子自旋方向相反。個電子，且兩電子自旋方向相反。（3）洪德規則洪德規則：在等價軌道上排布電子時，電子總是：在等價軌道上排布電子時，電子總是盡先占據不同的軌道，而且自旋平行。盡先占據不同的軌道，而且自旋平行。 2p3如：如：3d56.4.2多電子核外電子的排布多電子核外電子的排布例例 碳原子碳原子(1s22s22p2)的兩個的兩個p電子在三個能電子在三個能量相同的量相同的2p軌道上如何分布？軌道上如何分布

32、？ I II III共有以下三種排列方法：共有以下三種排列方法：軌道表示式：軌道表示式：一個圓圈或一個小方格表示一個原子軌道，一個圓圈或一個小方格表示一個原子軌道，在它們的下面注明該軌道的能級，用向上或向下的箭頭在它們的下面注明該軌道的能級，用向上或向下的箭頭表示電子的自旋狀態；表示電子的自旋狀態； 1s 2s 2p電子排布式電子排布式：在亞層：在亞層(能級能級)符號的右上角用數字注明排符號的右上角用數字注明排列的電子數。列的電子數。 例例: 8O 1s22s22p4 排布的電子數排布的電子數亞層（能級）符號亞層（能級）符號電子層數電子層數基態原子的電子結構的表示方式基態原子的電子結構的表示方

33、式內層已達到稀有氣體的電子層寫成內層已達到稀有氣體的電子層寫成“原原子芯子芯”（原子實），并以稀有氣體符號加方括號（原子實），并以稀有氣體符號加方括號表示。表示。 Fe： Ar3d64s2 價電子層結構式價電子層結構式 ：指的是價電子（指的是價電子（即能參與成鍵即能參與成鍵的電子的電子）所排布的電子層結構。）所排布的電子層結構。 主族主族 ns12np16 副族副族 (n-1)d110 ns12洪德規則的特例：洪德規則的特例： 在等價軌道上，電子在全滿，半滿或全空在等價軌道上，電子在全滿，半滿或全空時比較穩定。時比較穩定。如如 全滿：全滿：P P6 6，d d1010，f f1414 半滿：半

34、滿：P P3 3，d d5 5，f f7 7 全空：全空：p p0 0，d d0 0，f f0 0。 由此，可以寫出元素原子的電子排布順序式：由此，可以寫出元素原子的電子排布順序式：1S22S22P63S23P64S23d104P65S24d10。 多電子原子軌道的能級順序多電子原子軌道的能級順序, ,如如圖圖所示：所示：7s6s5s4s3 s2s1s2p3p4p5p6p7p5d4d3d6d5f4f(1)(2)(3)(7)(5)(6)(8)4)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(20)2.核外電子分布式和核外電子分布式和外層電子分布式外層電子分布式電

35、子排布式寫完一定同層相挨。電子排布式寫完一定同層相挨。例如：例如：24Cr 排布順序排布順序:1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S1 3d5電子分布式電子分布式: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d5 4S129Cu :1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S1外層電子分布式外層電子分布式 外層電子分布式又稱為外層電子分布式又稱為外層電子構型外層電子構型。 主族元素即為主族元素即為最外層電子分布最外層電子分布的形式的形式 副族元素則是指副族元素則是指最外層最外層s電子和次外層電子和次外層d電子電子的的分布式分布式u鑭系和錒系元素一般除指最外層電子以外還需鑭系和錒

36、系元素一般除指最外層電子以外還需要考慮處于外數要考慮處于外數(自最外層向內計數自最外層向內計數)第三層的第三層的f電子。電子。 例例 填充下表填充下表元素元素 zMg 12Cu 29Cl 17Kr 36Mn 25 核外電子分布式核外電子分布式外層電子分布式外層電子分布式 s s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 213s21s22s22p63s23p63d104s1 3d104s11s22s22p63s23p5 3s23p51s22s22p63s23p63d104s24p 64s2 4p6 1s22s22p63s23p63d54s2 3d54s2 1、原子結構與元素周期律、原子結構與

37、元素周期律（1）周期）周期:元素在周期表中所處周期序數元素在周期表中所處周期序數=該元素原子的電子層數該元素原子的電子層數（2）族）族: 主族及主族及B、B的族序數的族序數=最外層電子數；最外層電子數； B B族序數族序數 =（n-1）d電子數電子數+ns電子數；電子數； A族族 最外層電子數最外層電子數He為為2；其余均為；其余均為8； B族包括三個縱行族包括三個縱行, d電子數加電子數加ns電子數之和為電子數之和為8106.4.3元素的原子結構和元素周期表元素的原子結構和元素周期表（3）分區）分區:根據元素原子外層電子構型，周期表分為五根據元素原子外層電子構型，周期表分為五個區。個區。 IA 0 1 IIA IIIA VIIA 2 IIIB VIII IB IIB 3 4 5 6 S 區 ns1ns2 d 區 (n-1)d1ns2(n-1)d8ns2 (有例外) ds 區 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2 P 區 ns2np1 ns2np6 鑭系元素 錒系元素 f 區 (n-2)f1ns2 (n-2)f14ns2(有例外) 表表5.2 原子外層電子構型與周期系分區原子外層電子構型與周期系分區IA IIA IIIA-VIIAVIIIAIIIB-VIIIB