新第六章原子结构

1、咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 电子在核外空间各处出现的几率分布情况来描述电子在核外空间各处出现的几率分布情况来描述核外电子运动状态核外电子运动状态。几率分布（原子轨道）几率分布（原子轨道）。电子在原子核外空间各处单位体积内出现的电子在原子核外空间各处单位体积内出现的几率即几率即几率密度分布（电子云）。几率密度分布（电子云）。第六章第六章 原子结构原子结构（核外电子排布构型）（核外电子排布构型）6C(2,4) 7N(2,5) 8O(2,6)（原子结构量子力学模型）（原子结构量子力学模型）咨询电话：400-0551-05

2、1 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 电子几率电子几率径向分布径向分布+xzx,yz+3060电子几率电子几率角度分布角度分布sp电子几率电子几率半径半径咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 几率角度分布咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 原子轨道由n, l, m三个量子数确定主量子数：主量子数：n = 1，2， 3，4角量子数：角量子数：l = 0， 1， 2， 3n-1 共共n个个磁量子数：磁量子数：m = 0，

3、l ，2. l 共共2 l +1个个 s p d f1. 主量子数主量子数 n( 电子主层数）电子主层数）n = 1，2， 3，4 主量子数表示电子出现的最大区域离核的远近。电子离核越近，能级越低，离核越远，能级越高。 主量子数主量子数 n 描述电子层能级高低和电子离核的平均描述电子层能级高低和电子离核的平均距离距离。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 几率径向分布 n 1 2 3 4 .（电子主层）（电子主层） n越大，距核越远，能量越高。越大，距核越远，能量越高。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:80007

4、1000 网址： 论坛： 2. 角角量子数量子数 l l = 0，1，2，3, 4,n-1 共共 n 个个（电子亚层电子亚层，将轨道能量细分，将轨道能量细分 s p d f ）决定了决定了原子轨道（或电子云）原子轨道（或电子云）角度部分的形状角度部分的形状。s p d f gn 1 2 3 40 1s pl 0 s0 1 2s p d0 1 2 3s p d f咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： spd咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址：www.zaedu.or

5、g 论坛： 3. 磁磁量子数量子数m m=0，l，2.l 共共(2 l +1)个个磁量子数m描述原子轨道在空间的伸展方向，原子轨道在空间的伸展方向，同一亚层不同伸展方向轨道，磁矩差别，在磁场磁场中能量不同。无外磁场时，仅由磁矩差异造成的能量差别消失，实为仅伸展方向不同而能量上一致的伸展方向不同而能量上一致的等价轨道等价轨道。 n = 4： l=0, 1, 2, 3 4s、4p、4d、4fm=0m=01m=012m=0123s p d f原子轨道数原子轨道数 1, 3, 5, 7同一主层同一亚层，不同伸展方向的轨道，同一主层同一亚层，不同伸展方向的轨道，能量一致，能量能量一致，能量等价轨道等价轨

6、道或称或称简并轨道简并轨道。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： p 亚层三个伸展方向的亚层三个伸展方向的等价轨道等价轨道s 亚层一个伸展方向的轨道亚层一个伸展方向的轨道sp咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： d 亚层五个伸展方向的等价轨道亚层五个伸展方向的等价轨道咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： (1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p

7、 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p电子层次序电子层次序咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 4. 自旋量子数自旋量子数ms ms = 1/2 表征电子自旋的量子数, 电子有两种自旋方式两种自旋方式，所以， ms可取两个数值可取两个数值。 实际上电子并非象地球一样绕轴自旋，只是在同一轨道上的电子有两种不同的状态。 因此要完全说明某一个电子的运动状态：即处一个电子的运动状态：即处于哪一个轨道及自旋方向如何，必须同时指明于哪一个轨道及自旋方向如何，必须同时指明四个量子数。四个量子数。n, l, m,

8、ms轨道轨道能量能量（1H 原子在磁场中的分离）咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 屏蔽效应和钻穿效应1. 1. 屏蔽效应（屏蔽效应（内层电子对外层电子的作用内层电子对外层电子的作用，视，视作屏蔽掉部分核电荷对外层电子的吸引，导致作屏蔽掉部分核电荷对外层电子的吸引，导致外层电子能量相对内层电子要高的现象。）外层电子能量相对内层电子要高的现象。） 在多电子原子中，电子不仅受到原子核的吸引，还受到其余电子的排斥作用。 某一个电子受到其余电子的排斥作用可以看作是抵消了一部分核电荷对该电子的吸引，从而实际作用在该电子上的核电荷减小

9、，这种核电荷称为有效核电荷z*。多电子原子核外电子的运动状态主量子数（电子主层数）越高，距核远，能量高。主量子数（电子主层数）越高，距核远，能量高。(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p电子层次序电子层次序咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 2. 2. 钻穿效应：外层电子向内层穿透的效应。钻穿效应：外层电子向内层穿透的效应。钻穿效应大，电子云深入内层，从而屏蔽效应减小，z*增大，能量降低。 对多电子原子而言，n值相

10、同，l值不同的电子亚层，钻穿效应 ns np nd nf所以能量高低顺序为：Ens Enp End Enf咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 钻穿效应，能级交错钻穿效应，能级交错 E(4s)E(3d) Pauling 能级能级 ns,(n-2)f,(n-1)d,np咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 原子核外电子排布规律（电子排布构造原理）1. 保里不相容原理保里不相容原理(1)在同一原子中，不可能存在所处状态完全相同的电子。(2)在同一原子中，不可能

11、存在四个量子数完全相同的电子。(3) 每个轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋必每个轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋必须相反。须相反。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 2. 能量最低原理能量最低原理（Pauling 能级能级ns,(n-2)f,(n-1)d,np） 在不违背保里不相容原理的前提下，电子总是先占在不违背保里不相容原理的前提下，电子总是先占据能量最低的轨道，使原子处于能量最低的状态。据能量最低的轨道，使原子处于能量最低的状态。多电子原子中，电子的能级高低由 n, l 决定 l值相同，随n值增大，能级升高 E1

12、s E2s E3s. E2p E3p E4p. n值相同，随l值增大，能级升高 Ens Enp End Enf1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p能级次序能级次序(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p电子层次序电子层次序咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： ns, (n-2)f, (n-1)d, npPauling 能级组：能级组：1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s

13、5p5d5f5g 6s6p咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 3. 洪特规则洪特规则 能量相同的轨道称为等价轨道或简并轨道。当当电子填入等价轨道时，总是优先以电子填入等价轨道时，总是优先以平行自旋方式分占不同的等价轨道。平行自旋方式分占不同的等价轨道。 若在同一能级组中，当简并等价轨道处若在同一能级组中，当简并等价轨道处于半满于半满( (p3,d5,f7) )，全满（，全满（ p6,d10,f14）或全）或全空空( (p0,d0,f0) )时原子体系更为稳定。时原子体系更为稳定。咨询电话：400-0551-051 升本QQ

14、:800071000 网址： 论坛： 4. 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序 根据鲍林近似能级图和能量最低原理可以得 到 核 外 电 子 填 入 轨 道 的 顺 序 图（ Pauling能级能级 次序）。1s；2s,2p；3s,3p；4s,3d,4p；5s,4d,5p；6s,4f,5d,6p。（注意“能级交错”）ns, (n-2)f, (n-1)d, np(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p电子层次序电子层次序咨询电话：400-0551-051

15、升本QQ:800071000 网址： 论坛： 5. 核外电子排布式核外电子排布式 (也称原子的电子层结构或核也称原子的电子层结构或核外电子构型外电子构型)周期表周期表Cr；Fe；Cu；C；O；N； 等。作业作业咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 例外中应记住：24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 不是3d44s229Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 不是3d94s2 这是由于轨道电子数为半满、全满时能量较低。6. 价层电子排布价层电子排布 价电子所在的亚层为价层。

16、价层电子排布反映了该元素原子电子层结构的特征。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 主族元素：主族元素：只有最外层电子参加反应，故最最外层电子外层电子为价电子为价电子；副族元素副族元素：除了最外层s电子能参加反应，次外层d电子可部分或全部参加反应，故价电子包括最外层的最外层的s电子和次外层的电子和次外层的d电子（电子（最最外能级组外能级组）。）。如：25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 7. 简单基态阳离

17、子的电子分布简单基态阳离子的电子分布 从原子到阳离子，失去电子的顺序并不是电子填充顺序的逆过程，实验和理论都证明，原子轨道失电子的次序是：np，ns，(n-1)d，(n-2)f，即先即先失去最外层电子。失去最外层电子。如：26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 核外电子排布和周期表的关系 元素周期律：元素的性质随着核电荷的递增而呈现周期性变化的规律 由核外电子填充的顺序可见：随着核电荷的递增，原子最外层电子排布呈现周期性变化，

18、周期表是周期律的表现形式。原子的电子层结构和元素周期系咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 1. 各周期元素的数目各周期元素的数目 各周期内所含元素的数目，与相应能级组内轨道所能容纳的电子数相等，即每一个能级组对应于一个周期。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 周期能级组能级组内轨道元素种数周期类型一1 1s2特短周期二2 2s2p8短周期三3 3s3p8短周期四4 4s3d4p18长周期五5 5s4d5p18长周期六6 6s4f5d6p32特长周期七7

19、 7s5f6d7p预计32未完成咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 2. 周期和族周期和族元素在周期表中所处的位置与原子结构的关系为：周期：周期：周期数周期数 = = 电子层数电子层数 即最大主量子数即最大主量子数族：族：在周期表中族的分布：AA，BB，BB，AA，0咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 3. 元素分区元素分区 分成s、p、d、ds、f五个区。 s区 p区 d区ds区 镧系 f 区 锕系以最后一个电子进入的亚层划分区以最后一个电子进入的亚

20、层划分区主族主族A主族主族A副族副族B副族副族B副族副族B咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 区价电子构型位置注sns12A、 A主族元素pns2np16AA主族元素d(n-1)d19 ns12BB，过渡元素ds(n-1)d10 ns12B、B过渡元素f(n-1)f 114 ns2镧系、锕系内过渡元素咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 原子结构与元素基本性质 元素的基本性质与原子结构密切相关，因而也呈现明显的周期性变化规律。1. 原子半径原子半径 电子在原子核外各处都有可能出现，单个原子没有明确界面，原子半径是根据原子存在的不同形式来定义的。咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 共价半径共价半径：同种元素的原子以共价键结合时，它们核间距离的一半。如Cl2金属半径金属半径：金属晶体中，相邻两原子核间距离的一半。 范德华半径范德华半径：分子晶体中非键的两个同种原子核间距离的一半咨询电话：400-0551-051 升本QQ:800071000 网址： 论坛： 原子半径在周期表中的变化规律：（1）同一周期从左到右）同一周期