范文一:化学元素电子排布
核电荷数1,36的元素的电子层排布 核 元 电 子 层 电 素 K L M N 荷 符
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 数 号
1 H 1 2 He 2
3 Li 2 1 4 Be 2 2
5 B 2 2 1
6 C 2 2 2
7 N 2 2 3
8 O 2 2 4
9 F 2 2 5
10 Ne 2 2 6
11 Na 2 2 6 1 12 Mg 2 2 6 2
13 Al 2 2 6 2 1
14 Si 2 2 6 2 2
15 P 2 2 6 2 3
16 S 2 2 6 2 4
17 Cl 2 2 6 2 5
18 Ar 2 2 6 2 6
19 K 2 2 6 2 6 1 20 Ca 2 2 6 2 6 2 21 Sc 2 2 6 2 6 1 2 22 Ti 2 2 6 2 6 2 2 23 V 2 2 6 2 6 3 2 24 Cr 2 2 6 2 6 5 1 25 Mn 2 2 6 2 6 5 2 26 Fe 2 2 6 2 6 6 2 27 Co 2 2 6 2 6 7 2 28 Ni 2 2 6 2 6 8 2 29 Cu 2 2 6 2 6 1 30 Zn 2 2 6 2 6 2 31 Ga 2 2 6 2 6 2 1 32 Ge 2 2 6 2 6 2 2 33 As 2 2 6 2 6 2 3 34 Se 2 2 6 2 6 35 Br 2 2 6 2 6
36 Kr 2 2 6 2 6
范文二:化学电子排布基础理论
表示原子核外电子排布的图式之一。有七个电子层,分别用 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7等数字 表示 K 、 L 、 M 、 N 、 O 、 P 、 Q 等电子层,用 s 、 p 、 d 、 f 等符号分别表示各电子亚层,并在 这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。如氧原子的电子排布式为 1s 22s 22p 4。迄今为止,只发现了 7个电子层! s 亚层的形状是球形, p 是∞形, d 是四瓣梅花形, 及两个无限大交叉的形状。而 f 则是八瓣梅花形。
原子核外电子排布的原理
处于稳定状态的原子, 核外电子将尽可能地按能量最低原理排布, 另外, 由于电子不可 能都挤在一起, 它们还要遵守保里不相容原理和洪特规则, 一般而言, 在这三条规则的指导 下,可以推导出元素原子的核外电子排布情况,在中学阶段要求的前 36号元素里,没有例 外的情况发生。
核外电子排布原理一——最低能量原理
电子在原子核外排布时, 要尽可能使电子的能量最低。 怎样才能使电子的能量最低呢? 比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在 20层楼的顶上,再往下看 时我们心理感到害怕。 这是因为物体在越高处具有的势能越高, 物体总有从高处往低处的一 种趋势, 就像自由落体一样, 我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中, 物体要从地 面到空中, 必须要有外加力的作用。 电子本身就是一种物质, 也具有同样的性质, 即它在一 般情况下总想处于一种较为安全 (或稳定)的一种状态(基态) ,也就是能量最低时的状态。 当有外加作用时,电子也是可以吸收能量到能量较高的状态(激发态) ,但是它总有时时刻 刻想回到基态的趋势。一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加, 电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按 s 、 p 、 d 、 f 的次序增高的。这两种作 用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s 、 2s 、 2p 、 3s 、 3p 、 4s 、 3d 、 4p ?? 虽然从理论上来说第 4层的 s 亚层比第 3层的 d 亚层能量大, 但根据科学家研究, 由于 s 是圆形的,而 d 是八瓣梅花形的,所以 d 的轨道太长了,超过了 4s 的圆形,所以在 20号以后的元素就会被称为过滤元素, 因为电子是先排满 4s 的 2个电子, 然后继续排满 3d 的十个电子。
核外电子排布原理二——泡利不相容原理
我们已经知道, 一个电子的运动状态要从 4个方面来进行描述, 即它所处的电子层、 电 子亚层、 电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。 在同一个原子中没有也不可能有运动状态 完全相同的两个电子存在, 这就是保里不相容原理所告诉大家的。 根据这个规则, 如果两个 电子处于同一轨道, 那么,这两个电子的自旋方向必定相反。 也就是说,每一个轨道中最多 只能容纳两个自旋方向相反的电子。 这一点好像我们坐电梯, 每个人相当于一个电子, 每一 个电梯相当于一个轨道, 假设电梯足够小, 每一个电梯最多只能同时供两个人乘坐, 而且乘 坐时必须一个人头朝上,另一个人倒立着(为了充分利用空间) 。根据保里不相容原理,我 们得知:s 亚层只有 1个轨道,最多可以容纳两个自旋相反的电子; p 亚层有 3个轨道,最 多可以容纳 6个电子; d 亚层有 5个轨道,最多可以容纳 10个电子; f 亚层有7个轨道,最 多可以容纳 14个电子。我们还得知:第一电子层(K 层)中只有 1s 亚层,最多容纳两个 电子;第二电子层(L 层)中包括 2s 和 2p 两个亚层,总共可以容纳 8个电子;第 3电子层 (M 层)中包括 3s 、 3p 、 3d 三个亚层,总共可以容纳 18个电子??第 n 层总共可以容纳 2n2个电子。
核外电子排布原理三——洪特规则
从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义:一是电子在原子核外排布时, 将 尽可能分占不同的轨道, 且自旋平行; 洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层, 当电 子排布处于
全满(s2、 p6、 d10、 f14)
半满(s1、 p3、 d5、 f7)
全空(s0、 p0、 d0、 f0)时比较稳定。这类似于我们坐电梯的情况中,要么电梯是空的, 要么电梯里都有一个人, 要么电梯里都挤满了两个人, 大家都觉得比较均等, 谁也不抱怨谁; 如果有的电梯里挤满了两个人, 而有的电梯里只有一个人, 或有的电梯里有一个人, 而有的 电梯里没有人,则必然有人产生抱怨情绪,我们称之为不稳定状态。
核外电子排布的方法
对于某元素原子的核外电子排布情况,先确定该原子的核外电子数(即原子序数、质子数、 核电荷数) , 如 24号元素铬, 其原子核外总共有 24个电子, 然后将这 24个电子从能量最低 的 1s 亚层依次往能量较高的亚层上排布,只有前面的亚层填满后,才去填充后面的亚层, 每一个亚层上最多能够排布的电子数为:s 亚层 2个, p 亚层 6个, d 亚层 10个, f 亚层 14个。 最外层电子到底怎样排布, 还要参考洪特规则, 如 24号元素铬的 24个核外电子依次 排列为
1s22s22p63s23p64s23d4
根据洪特规则, d 亚层处于半充满时较为稳定,故其排布式应为:
1s22s22p63s23p64s13d5
最后,按照人们的习惯“每一个电子层不分隔开来” ,改写成
1s22s22p63s23p63d54s1
即可。
亚层的电子排布情况
S 亚层一共拥有 1条轨道, d 亚层一共拥有 3条轨道, p 亚层一共有 5条轨道, f 亚层是 7条。 每条轨道上一共有 2个自转方向相反,运动方向相反的两个电子。
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范文三:中考化学核外电子排布知识
一. 教学内容:
核外电子排布和离子化合物、共价化物及化合价
二. 重点、难点:
1. 了解初步的核外电子排布的特点,及由此得出的元素的分类和性质。
2. 离子化合物和共价化合物的区别。
3. 化合价和化学式之间的关系和化合价法则。
三. 具体内容:
在第三章我们学习了分子和原子的相关知识,这一章我们又接触了微观知识,要把这两章的知识联系在一起。
原子分为原子核和核外电子,核外电子是分层排布的。怎样用原子结构示意图来表示原子的电子排布呢?
最外层电子数与哪些知识点有关呢?
离子化合物和共价化合物有什么样的区别呢?
哪些元素或原子团的化合价是我们需要记忆的呢?
怎样用化合价写化学式?
怎样利用化学式求化合价呢?
【典型例题】
[例1] 某化合物的化学式为H m RO n ,则R 的化合价是( )
A. +(2n -m ) B. +2(2n -m ) C. -(m -2n ) D. +(2n +m )
答案:A
解析:学会利用化合价法则:化学式中各元素的化合价的代数和为零。
[例2] 两种金属混合物共13g ,与足量的稀硫酸反应后,产生氢气1g 。该混合物可能为( )
A. Zn和Al B. Fe和Mg C. Fe和Zn D. Al和Mg
答案:A ,B
解析:运用平均值法,但要注意把化合价都统一成+2价。
-[例3] 核电荷数为a 的x m+离子跟核电荷数为b 的Y n 离子具有相同的核外电子排布,则a
等于( )
A. b +m +n B. b -m -n C. b -m +n D. m -n +b
答案:A
解析:运用化合价法则,同时注意离子和原子之间的核外电子数值之间的关系。
[例4] 核内质子数相同,核外电子数不同的两种微粒,它们可能是( )
A. 两种不同元素的原子 B. 同种元素的原子和离子
C. 同种元素的两种离子 D. 不同元素的两种离子
答案:BC
解析:注意核内质子数相同代表的含义,电子数不同就代表两种粒子不能都是原子。
[例5] 某+2价金属元素的氧化物中含氧40%,则该金属跟硫酸根组成的化合物中含该金属元素的质量分数为( )
A. 20% B. 40% C. 60% D. 80%
答案:A
解析:已知化合价,写出化学式,再利用化学式求出金属元素的相对原子质量,才能求出题中所问。
[例6] 用足量的H 2充分还原+1价金属M 的氧化物1.8g ,生成M 单质1.6g ,则M 的相对原子质量为( )
A. 24 B. 64 C. 40 D. 108
答案:B
解析:利用化合价写出化学式,再写出化学方程式,带入已知量,计算M 的相对原子质量。
[例7] 两个等质量的烧杯,盛有等质量的含相同的溶质质量分数的盐酸,放于托盘天平两盘上,分别投入等质量的二价金属a 、b ,如果盐酸足量,两边完全反应后,天平指针向放进a 的一边偏转,则a 、b 原子量关系是( )
A. a>b B. b>a C. a=b D. a=b/2
答案:A
解析:注意该题中给出了二价金属,若没给二价的条件,则无法确定。
[例8] 某金属样品4g ,投入98g10%的稀硫酸中恰好完全反应(样品杂质不与酸反应),生成硫酸盐12g ,则该样品中金属的质量分数为______。
答案:60%
解析:利用元素守恒。
【模拟试题】(答题时间:40分钟)
1. 在硫酸铁和硫酸亚铁的固体混合物中,如果硫元素的质量分数为a%,则铁的质量分数为( )
A. 1.31a% B. 2.25a% C. (100-4a )% D. (100-3a )%
2. 下列物质中氮元素的化合价最低的是( )
A. NaNO3 B. NO2 C. NH4Cl D. N2
3. 钠原子(Na )与钠离子(Na +)具有相同的( )
A. 电子层数 B. 质子数 C. 中子数 D. 电子数
4. 与元素化学性质关系最密切的是原子的( )
A. 核外电子层数 B. 核内中子数 C. 最外层电子数 D. 核内质子数
5. 交警常用装有重铬酸钾(K 2Cr 2O 7)的仪器检测司机是否酒后驾车,因为酒中的乙醇分子能使橙红色的重铬酸钾变为绿色的硫酸铬〔Cr 2(SO 4)。重铬酸钾和硫酸铬中铬元素(Cr )3〕
化合价依次是( )
A. +6、+3 B. +3、+5 C. +3、+3 D. +3、+6
6. )
A. 氧化铜 Cu 2O B. 氯化铝 AlCl 3 C. 硝酸铁Fe (NO 3)3 D. 硫酸锌ZnSO 4
7. 下列物质中氯元素化合价最高的是( )
A. KClO3 B. CaCl2 C. HClO D. HClO4
8. 下列物质中,硫元素的化合价相同的一组是( )
A. SO2和SO 3 B. S和H 2S C. H2S 和H 2SO 4 D.Na 2SO 3和SO 2
9. 某种含硫的化合物中,硫和氧质量比为2:3,则该化合物中硫的化合价可能是( )
A. -2 B. +2 C. +4 D. +6
10. 能正确表示镁离子的是( )
+2
A. Mg
B. Mg 2+ C. Mg +2
D.
11. 下列有关化合价的说法中,正确的是( )
A. 硫元素具有可变的化合价 B. 任何物质中,氧元素均显-2价
C. 金属铁可以有-2价 D. 各非金属元素都没有正价
12. 某元素X 的最外层有3个电子,某元素Y 的最外层有6个电子,这两种元素组成的化合物的化学式可能是( )
A. X 2Y 3
B. XY C. Y 3X 2 D. X 3Y 2
【试题答案】
1. D 2. C 3. B、C 4. C 5. A 6. A 7. D 8. D 9. CD 10. B
11. A 12、A
【试题解析】
1. 因为题中两种物质的混合物中含有三种元素,而硫元素和氧元素在两种物质中,都是原子比为1:4,即硫元素和氧元素的质量比为1×32:4×16=1:2,所以氧元素占2a%,剩下的都是铁元素,为1-3a%。
2. 注意化合价为零价,并不是最低价态,C 选项中由NH 4的原子团为+1价,算出x+(+1) ×4= +1,所以为-3价,是最低价。
3. 分清核外电子数和最外层电子数的不同。
4. 根据化合价法则计算得来。
6. 根据化合价写化学式,铜为+2价,氧为-2价,所以化学式应为CuO 。
7. 根据化合价法则计算,A 为+5价,B 为-1价,C 为+1价,D 为+7价。
8. 根据化合价法则计算,A 为+4和+6价,B 为0和-2价,C 为-2和+6价,D 为+4 价。
9. 根据已知,设化学式为S x O y ,则元素质量比的列式为:32x:16y=2:3,求出x:y=1:3,化学式为SO 3,化合价为+6;但题中没有说是氧化物,像上一道题中D 的Na 2SO 3中,硫和氧原子的个数比符合1:3,但硫元素的化合价为+4价。
10. B 中氧气因为是单质,则氧元素为0价;C 金属显现的化合价为正价,铁元素的化合价为0、+2、+3;D 氢元素在化合物中通常显现+1价,而氢元素为非金属元素。
12. 根据X 的核外最外层有3个电子,确定X 为+3价;Y 的核外最外层有6个电子,Y 的化合价为-2价,所以根据交叉落角标的原则,为A 。
【励志故事】
乘静而入
菲律宾有家餐馆生意一直很清淡,这家餐馆老板特意到周围的餐馆光顾一番后发现:这些餐馆清一色的现代装饰,使气氛格外火爆,食客不少。于是这位老板就反其道而行之,决定突出本餐馆与众不同的古朴、幽静的独家特色:
室内是白色房柱,座席被绿色植物簇拥,用印度的古战车送菜,莎士比亚时代的酒桶盛酒……此举一出,餐馆生意立马击败所有对手,迅速走红。
范文四:电子排布
电子排布式
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[1] H 氢
[2] He 氦
[3] Li 锂
[4] Be 铍
[5] B 硼
[6] C 碳
[7] N 氮
[8] O 氧
[9] F 氟
[10] Ne 氖
[11] Na 钠
[12] Mg 镁
[13] Al 铝
[14] Si 硅
[15] P 磷
[16] S 硫
[17] Cl 氯
[18] Ar 氩
[19] K 钾
[20] Ca 钙
[21] Sc 钪
[22] Ti 钛
[23] V 钒
[24] Cr 铬
[25] Mn 锰
[26] Fe 铁
[27] Co 钴
[28] Ni 镍
[29] Cu 铜
[30] Zn 锌
[31] Ga 镓
[32] Ge 锗
[33] As 砷
[34] Se 硒
[35] Br 溴
[36] Kr 氪
1s 1 1s 2 1s 2 2s1 1s 2 2s2 1s 2 2s2 2p1 1s 2 2s2 2p 1s 2 2s2 2p3 1s 2 2s2 2p4 1s 2 2s2 2p5 1s 2 2s2 2p6 1s 2 2s2 2p6 3s1 1s 2 2s2 2p6 3s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p1 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p3 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p4 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 5 4s1 (注意!——洪特规则) 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 (注意!——洪特规则) 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6
电子排布式:s p d f g h
s 层有一个轨道
p 层有三个轨道
d 层有五个轨道
f 层有七个轨道 s p d f为常用的,g h不太常用: g 层有九个轨道 h 层有十一个轨道
注意:
一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向:
处于稳定状态的原子,核外电子将尽可能地按能量最低原理排布,且还要遵守泡利不相容原理和洪特规则。
洪特规则
对于基态原子,电子在能量相同的轨道排布时,将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同:且对于同一个电子亚层,当电子排布处于全满、半满或全空时比较稳
全满(s 2、p 6、d 10、f 14)
半满(s 1、p 3、d 5、f 7)
全空(s 0、p 0、d 0、f 0)
根据洪特规则,先确定该原子的核外电子数(即原子序数、质子数、核电荷数):
如24号元素铬,其原子核外总共有24个电子,然后将这24个电子从能量最低的1s 亚层依次往能量较高的亚层上排布,只有前面的亚层填满后,才去填充后面的亚层。
最外层电子的排布,还是要参考洪特规则:
如24 号元素铬的24个核外电子依次排列为 1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 4 :
根据洪特规则,d 亚层处于半充满时较为稳定,故其排布式应为: 1s 22s 22p 63s 23p 64s 13d 5 :
最后,按照人们的习惯“每一个电子层不分隔开来”,改写成 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1 即可。
泡利不相容原理
在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。
根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说,每一个轨道中最多只能容纳两个自旋方向相反的电子
故:
s 亚层有1个轨道,最多可以容纳两个自旋相反的电子;
p 亚层有3个轨道,最多可以容纳6个电子;
d 亚层有5个轨道,最多可以容纳10个电子;
f 亚层有7个轨道,最多可以容纳14个电子。
还得知:
第1电子层(K 层)中只有1s 亚层,最多容纳两个电子;
第2电子层(L 层)中 包括2s 和2p 两个亚层,总共可以容纳8个电子;
第3电子层(M 层)中包括3s 、3p 、3d 三个亚层,总共可以容纳18个电子
……
第 n 层总共可以容纳2n 2个电子;且最外层不超过8个(K 层即第一电子层最多2个电子)
能量最低原理
电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低
怎样才能使电子的能量最低呢?比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在20层楼的顶上,再往下看时我们心理感到害怕。这是因为物体在越高处具有的势能越高,物体总有从高处往低处的一种趋势,就像自由落体一样,我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中,物体要从地面到空中,必须要有外加力的作用。电子本身就是一种物质,也具有同样的性质,即它在一般情况下总想处于一种较为安全(或稳定)的一种状态(基态),也就是能量最低时的状态。当有外加作用时,电子也是可以吸收能量到能量较高的状态(激发态), 但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s 、p 、d 、f 的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s 、2s 、2p 、3s 、3p 、4s 、3d 、4p 、5s……
原子轨道能量的高低(也称能级) 主要由主量子数n 和角量子数l 决定。当l 相同时,n 越大,原子轨道能量E 越高,例如 E1s<><><>
电子排布式:
电子排布顺序 电子排布式说明
三类元素的原子最外层的电子数目的特点
总结:元素的性质,特别是化学性质,跟它的原子的 最外层电子数 关系密切。
电子排布图 如: C 1s 2 2s 2 2p 2 附
原子轨道角度分布图
S Px Py Pz
dz 2 dx 2-y 2 dxy dxz dyz
元素原子总是力图(通过得失电子或共用电子对)使其最外层具有8电子的稳定结构
范文五:电子排布
电子排布
1概念
原理
电子排布是表示原子核外电子排布的图式之一。有七个电子层,分别用1、2、3、4、5、6、7等数字表示K、L、M、N、O、P、Q等电子层,用s、p、d、f等符号分别表示各电子亚层,并在这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。如氧原子的电子排布式为1s22s22p4。迄今为止,只发现了7个电子层!
概述
处于稳定状态的原子,核外电子将尽可能地按能量最低原理排布。另外,由于电子不可能都挤在一起,它们还要遵守泡利不相容原理和洪特规则,一般而言,在这三条规则的指导下,可以推导出元素原子的核外电子排布情况,在中学阶段要求的前36号元素里,没有例外的情况发生。
电子排布
最低能量
电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低。怎样才能使电子的能量最低呢?比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在20层楼的顶上,再往下看时我们心理感到害怕。这是因为物体在越高处具有的势能越高,物体总有从高处往低处的一种趋势,就像自由落体一样,我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中,物体要从地面到空中,必须要有外加力的作用。电子本身就是一种物质,也具有同样的性质,即它在一般情况下总想处于一种较为安全(或稳定)的一种状态(基态),也就是能量最低时的状态。当有外加作用时,电子也是可以吸收能量到能量较高的状态(激发态),但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…… 不相容
我们已经知道,一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在,这就是泡利不相容原理所告诉大家的。根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方
电子排布
向必定相反。也就是说,每一个轨道中最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。这一点好像我们坐电梯,每个人相当于一个电子,每一个电梯相当于一个轨道,假设电梯足够小,每一个电梯最多只能同时供两个人乘坐,而且乘坐时必须一个人头朝上,另一个人倒立着(为了充分利用空间)。根据泡利不相容原理,我们得知:s亚层只有1个轨道,最多可以容纳两个自旋相反的电子;p亚层有3个轨道,最多可以容纳6个电子;d亚层有5个轨道,最多可以容纳10个电子;f亚层有7个轨道,最多可以容纳14个电子。我们还得知:第一电子层(K层)中只有1s亚层,最多容纳两个电子;第二电子层(L层)中包括2s和2p两个亚层,总共可以容纳8个电子;第3电子层(M层)中包括3s、3p、3d三个亚层,总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n2个电子。
2排布方法
对于某元素原子的核外电子排布情况,先确定该原子的核外电子数(即原子序数、质子数、核电荷数),
电子排布
如24号元素铬,其原子核外总共有24个电子,然后将这24个电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布,只有前面的亚层填满后,才去填充后面的亚层,每一个亚层上最多能够排布的电子数为:s亚层2个,p亚层6个,d亚层10个,f亚层14个。
最外层电子到底怎样排布,还要参考洪特规则,如24号元素铬的24个核外电子依次排列为 1s22s22p63s23p64s23d4
根据洪特规则,d亚层处于半充满时较为稳定,故其排布式应为:
1s22s22p63s23p64s13d5
最后,按照人们的习惯“每一个电子层不分隔开来”,改写成
1s22s22p63s23p63d54s1即可。
在基态时,原子中的电子依照泡利不相容原理占据最低能级子壳层。子壳层可按能量增加的顺序排列如下:
1s ,2s ,2p ,3s , 3p , 4s ,3d ,4p ,5s ,4d ,5p ,6s ,4f ,5d ,6p ,7s ,5f ,6d .........【引自詹姆斯谢弗《材料
科学与工程设计》第二版18页】
3排布规律
电子排布
1、泡利不相容原理:每个轨道最多只能容纳两个电子,且自旋相反配对
2、能量最低原理:电子尽可能占据能量最低的轨道
3、洪特规则:简并轨道(能级相同的轨道)只有被电子逐一自旋平行地占据后,才能容纳第二个电子
另外:等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的,亦即下列电子结构是比较稳定的:
全充满---p6或d10或f14
半充满----p3或d5或f7
全空-----p0或d0或f0
还有少数元素(如某些原子序数较大的过渡元素和镧系、锕系中的某些元素)的电子排布更为复杂,既不符合鲍林能级图的排布顺序,也不符合全充满、半充满及全空的规律。而这些元素的核外电子排布是由光谱实验结果得出的,我们应该尊重光谱实验事实。
对于核外电子排布规律,只要掌握一般规律,注意少数例外即可。
4洪特规则
从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义:一是电子在原子核外排布时,将尽可能分占不同的
电子排布
轨道,且自旋平行;洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层,当电子排布处于 全满(s2、p6、d10、f14)
半满(s1、p3、d5、f7)
全空(s0、p0、d0、f0)时比较稳定。这类似于我们坐电梯的情况中,要么电梯是空的,要么电梯里都有一个人,要么电梯里都挤满了两个人,大家都觉得比较均等,谁也不抱怨谁;如果有的电梯里挤满了两个人,而有的电梯里只有一个人,或有的电梯里有一个人,而有的电梯里没有人,则必然有人产生抱怨情绪,我们称之为不稳定状态。
5应用
1.原子的核外电子排布与轨道表示式、原子结构示意图的关系:原子的核外电子排布式与轨道表示式描述
电子排布
的内容是完全相同的,相对而言,轨道表示式要更加详细一些,它既能明确表示出原子的核外电子排布在哪些电子层、电子亚层上,还能表示出这些电子是处于自旋相同还是自旋相反的状态,而核外电子排布式不具备后一项功能。
原子结构示意图中可以看出电子在原子核外分层排布的情况,但它并没有指明电子分布在哪些亚层上,也没有指明每个电子的自旋情况,其优点在于可以直接看出原子的核电荷数(或核外电子总数)。
2.原子的核外电子排布与元素周期律的关系
在原子里,原子核位于整个原子的中心,电子在核外绕核作高速运动,因为电子在离核不同的区域中运动,我们可以看作电子是在核外分层排布的。按核外电子排布的3条原则将所有原子的核外电子排布在该原子核的周围,发现核外电子排布遵守下列规律:原子核外的电子尽可能分布在能量较低的电子层上(离核较近);若电子层数是n,这层的电子数目最多是2n2个;无论是第几层,如果作为最外电子层时,那么这层的电子数不能超过8个,如果作为倒数第二层(次外层),那么这层的电子数便不能超过18个。这一结果决定了元素原子核外电子排布的周期性变化规律,按最外层电子排布相同进行归类,将周期表中同一列的元素划分为一族;按核外电子排布的周期性变化来进行划分周期
如第一周期中含有的元素种类数为2,是由1s1~2决定的
第二周期中含有的元素种类数为8,是由2s1~22p0~6决定的
第三周期中含有的元素种类数为8,是由3s1~23p0~6决定的
第四周期中元素的种类数为18,是由4s1~23d0~104p0~6决定的。
由此可见,元素原子核外电子排布的规律是元素周期表划分的主要依据,是元素性质周期性变化的根本所在。对于同族元素而言,从上至下,随着电子层数增加,原子半径越来越大,原子核对最外层电子的吸引力越来越小,最外层电子越来越容易失去,即金属性越来越强;对于同周期元素而言,随着核电荷数的增加,原子核对外层电子的吸引力越来越强,使原子半径逐渐减小,金属性越来越差,非金属性越来越强。
6电子排布
注:原子轨道类型字母后的数字为电子个数
标" * "的元素的电子排列较特殊
[1]H氢
1s1
[2]He氦
1s2
[3]Li锂
1s2 2s1
[4]Be铍
1s2 2s2
[5]B硼
1s2 2s2 2p1
1s2 2s2 2p2
[7]N氮
1s2 2s2 2p3
[8]O氧
1s2 2s2 2p4
[9]F氟
1s2 2s2 2p5
[10]Ne氖
1s2 2s2 2p6
[11]Na钠
1s2 2s2 2p6 3s1
[12]Mg镁
1s2 2s2 2p6 3s2
[13]Al铝
1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
[14]Si硅
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
[15]P磷
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
[16]S硫
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
[17]Cl氯
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
[18]Ar氩
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
[19]K钾
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
[20]Ca钙
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
[21]Sc钪
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2
[22]Ti钛
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
[23]V 钒
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 *[24]Cr铬
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
[25]Mn锰
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
[26]Fe铁
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
[27]Co钴
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 *[29]Cu铜
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
[30]Zn锌
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
[31]Ga镓
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1
[32]Ge锗
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2
[33]As砷
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3
[34]Se硒
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4
[35]Br溴
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
[36]Kr氪
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6