电子层和电子亚层20100324课件

1、原子结构尹明轩三、能层（电子层）和能级（电子亚层）1、能层 在多电子原子的原子核外电子的能量是不相同的。按电子的能量不同，可将核外电子分成不同的能层，并有符号K、L、M、N、O、P、Q表示。原子核外每一层最多容纳的电子数如下：能层一二三四五六七符号KL MNOPQ最多电子数281832502n22、能级 理论研究证明，在多电子原子中，同一能层的电子能量也可能不同，还可以把它们分成能级。就好比能层是楼层，能级就是楼的台阶。能级的符号和所能容纳的点子数如下： 能层KL MNO符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d最多电子数22626102610142610d 轨道 f 轨道 (

2、l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) : m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道.本课程不要求记住 f 轨道具体形状!电子自旋方向 描述电子绕自轴旋转的状态 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 分别用和表示 想象中的电子自旋 两种可能的自旋方向: 正向(+1/2)和反向(-1/2) 产生方向相反的磁场 相反自旋的一对电子, 磁场相互抵消. Electron spin visualizedMagnetic fieldscreenSmall clearance spaceSilver atomic raykiln五、核外电子排布原则最低

3、能量原理：基态原子中，电子总是优先占据能量较低的轨道。泡利不相容原理：一条轨道最多容纳两个自旋相反的电子。洪特规则 (Hunds rule)：在等价轨道上，电子将尽先分占各轨道，且自旋平行。（量子力学理论已证明：原子中自旋平行电子的增多有利于能量的降低）填充： 填充： 推知：等价轨道半充满（s1, p3, d5, f7） 全充满（s, p, d10, f14） 全 空（s, p, d, f）此时体系能量较低，状态较稳定电子排布顺序：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6第

4、一能级组第2能级组第3能级组第3能级组第5能级组第6能级组第3能级组3. 共价键的特征A: 饱和性H(1s1) Cl(3s23p5) HCl N(2s22px12py12pz1) NN 几个未成对电子只能和几个自旋方向相反的单电子配对成键。H2 NH3H1sF2p2p2pFFF2H2HF电子云重叠示意图4. 共价键的类型a: 键 两原子轨道沿键轴方向进行同号重叠所形成的键。根据轨道重叠的方向方式及重叠部分的对称性划分为不同的类型头对头s spx spx px轨道重叠电子云分布电子云分布b: 键 两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行同号重叠所形成的键肩并肩zpz pz xpy py x轨道重叠 键

5、类型 键 键原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠原子轨道重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼键和 键的特征比较 两原子间若只形成一个共价键，一定是键； 两原子间若形成多个共价键，其中一个是键，其余为键。 如N2、CH2CH2、CHCH； 配位键与共价键的区别与联系：两者的形成过程不同，但配位键一旦形成，其结果与共价键没有区别。是一种特殊的共价键。 如铵根：配位键形成条件：一方有空轨道，另一方有孤对电子。 NHHHHNHHHH二、 杂化轨道理论 形成分子时，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合

6、起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道，这种混合平均化的过程称为原子轨道的“杂化” 1. 杂化轨道概念杂化轨道：杂化后所形成的若干新原子轨道。sp型杂化 ： 同一原子的1个s 轨道与p 轨道进行的杂化。有： sp3 sp2 sp +每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线型sp杂化轨道1个s轨道和1个p轨道杂化，杂化后得到呈直线分布的2个轨道，总称sp杂化轨道。180实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角180） ClBeCl(1) BeCl2分子的形成 Be原子：1s22s2 没有单个电子，ClClBe26三个sp2杂化轨道BF3分子的形成： 实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120）。B原子：1s22s22p1120FFFB规律：第A族元素与第A族元素所形成的MX3型共价化合物，中心原子采取sp2杂化。如BBr3。 第A族元素与第A族、A族元素所形成的MX4型共价化合物，中心原子采取sp3杂化。如CH4、CCl4、SiF4、CHCl3。 3. 等性杂化与不等性杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。 杂化轨道 每个轨道的成分 轨道间夹角( 键角) sp 1/2 s，