化工四大化学(专业)原子中电子分布(课堂讲义)

1、第五章 原子结构和元素周期性5.3原子中电子的分布泡利不相容原理每一个原子轨道，最多只能容纳两个自旋方向相反的电子能量最低原理原子为基态时，电子尽可能地分布在能级较低的轨道上，使原子处于能级最低状态洪德规则洪德规则在同一亚层的等价轨道中在同一亚层的等价轨道中电子尽可能地单独分布在不同的轨道上电子尽可能地单独分布在不同的轨道上,且自旋方向相同且自旋方向相同如7N 1s22s22p31s 2s 2p5.3.1 基态原子中电子分布原理6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1. 能级KLMNOP3. 同一原子

2、，不同电子亚层有能级交错现象如E5s E4d E5p2. 同一电子层：Ens Enp End Enf近似能级图近似能级图5.3.2 多电子原子轨道的能级它是从周期系中各元素原子轨道图中归纳出的一般规律，不能反映每种元素原子轨道能级的相对高低，所以是近似的对近似能级图的几点说明对近似能级图的几点说明只能反映同一原子内各原子轨道能级的相对高低, 不能比较不同元素原子轨道能级的相对高低只能反映同一原子外电子层中原子轨道只能反映同一原子外电子层中原子轨道能级的相对高低，不一定能完全反映内能级的相对高低，不一定能完全反映内电子层中原子轨道能级的相对高低电子层中原子轨道能级的相对高低电子在轨道上的能级与原

3、子序数有关电子在轨道上的能级与原子序数有关(2)2s(4)3s(1)1s(6)4s(9)5s(16) 7s(3)2p(12) 6s(5)3p(8)4p(11) 5p(15) 6p(19) 7p(7)3d(10) 4d(14) 5d(18) 6d(13) 4f(17) 5f应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最低原理、洪德规则，可以写出元素原子的核外电子分布式如 19K 1s22s22p63s23p64s1 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序5.3.3 基态原子中电子的分布19种元素原子的外层电子分布有例外 基态原子

4、电子分布基态原子电子分布其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满同样有：46Pd、 47Ag、 79Au同样有：42Mo、 64Gd、 96Cm当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、 d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时, 原子结构较稳定例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、 58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93NpAA0一一11s1AAAAAA21s2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17

5、 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86ns12 (n-1)d19ns12 ns2np16(n-1)d10ns12价层价电子所在的亚层价层电子构型指价层的电子分布式基态原子的价层电子构型基态原子的价层电子构型基态原子外层电子填充顺序： ns (n-2)f (n-1)d np 价电子电离顺序： np ns

6、 (n-1)d (n-2)f例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或 Ar 3d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 或 Ar 3d6原子实原子中除去最高能级组以外 的原子实体经验规律经验规律5.3.4 简单基态阳离子的电子分布5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1AAAAAA2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42

7、 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103*104 105 106 107 108 109 110 111 112镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2最

8、后一个电子一般填入次外层d亚层区最后一个电子一般填入次外层d亚层最后一个电子填入s亚层5.3.5 元素周期系与核外电子分布的关系AA0一一1AAAAAA2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88103*10

9、4 105 106 107 108 109 110 111 112镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2区最后一个电子填入外层p亚层最后一个电子一般填入外数第三层 f 亚层5.3.5 元素周期系与核外电子分布的关系区根据最后一个电子填入的亚层确定最后一个电子填入的亚层最后一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的 s 亚

10、层亚层s最外层的最外层的 p 亚层亚层p一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层d一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层, 且为且为d10ds一般为外数第三层的一般为外数第三层的 f 亚层亚层f5.3.5 元素周期系与核外电子分布的关系族根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s、p主族主族(A)，族数最外层电子数，族数最外层电子数d副族副族(B)族数族数(最外层次外层最外层次外层d)电子数电子数ds副族副族(B)，族数最外层电子数，族数最外层电子数f镧系、锕系镧系、锕系5.3.5 元素周期系与核外电子分布的关系元素在周期表的位置(周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布例 20Ca

11、写出电子排布式 1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数四周期最后一个电子填入s亚层s区元素族数最外层电子数2ACa 为第四周期、A族元素5.3.6 元素周期表元素在周期表的位置(周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布例 24Cr写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数 四周期最后一个电子填入次外层d亚层 d区元素族数(最外层+次外层d)电子数 (1+5)=6BCr 为第四周期、 B族元素元素在周期表的位置(周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布例 47Ag写出电子排布式 Kr4d105s1周期数电子层数 五周期最后一个电子填入次外层d亚层，而d电子数为10 ds区元素族数最外层电