大专无机化学课件核外电子排布

分子：原子：1、构成物质的基本微粒:保持物质化学性质的最小微粒。化学变化中的最小微粒。带电荷的微粒。分为阳离子，阴离子。知识回顾12、原子的组成:原子核核外电子质子中子元素种类原子(核素)种类元素的化学性质决定决定决定代表一个质量数为A，质子数为Z的原子。①质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）②原子中：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数③阳离子中：质子数=核外电子数+离子所带电荷数④阴离子中：质子数=核外电子数-离子所带电荷数2人类对原子结构的认识“原子”概念的提出朴素的认识论：世界万物由水、空气、土、火等构成古希腊时代：思辩性古代原子论万物由原子构成，原子是物质世界的共同基础，不能再分割。3近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型4近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766~1844)“化学的新时代是从原子论开始的”——恩格斯5原子并不是构成物质的最小微粒

——汤姆生发现了电子(1897年)电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856~1940）67α粒子散射实验（1909年）

——原子有核卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871~1937)8玻尔原子模型（1913年）玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,1885~1962)910电子云模型

（现代物质结构学说）现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。

11电子云与原子轨道思考:

宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。12微观物体的运动特征电子的质量很小，只有9.11×10-31kg核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；电子的运动速度很大；电子云与原子轨道13图中表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次14小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。15电子云现代物质结构学说16电子层数1234567电子符号KLMNOPQ电子能量低高离核距离近远1、主量子数n（电子层）描述核外电子运动状态的四个量子数原子核外的电子可以看作是分层排布的。处于不同层次中的电子，离核的远近也不同。离核愈近的电子层能级愈低，离核愈远的电子层能级愈高。电子层能量高低17四个量子数2、角量子数l：能级(电子亚层)即使在同一电子层中的电子，能量也常有差别，它们电子云的形状也不相同。所以每一个电子层，又可以分作几个电子亚层，分别用s、p、d、f等符号来表示

能层KLMN符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多电子数2262610261014第一电子层只有一个亚层，第二电子层有两个，以此类推，第n个电子层最多有n个亚层。18原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素

能级与光谱19能级1、单电子轨道能级：取决于n，与l无关，如氢原子或类氢原子：E1S<E2S=E2P<E3S=E3P=E3d……2、多电子轨道能级：多电子原子轨道能级由n值与l值共同决定

规律：①l相同，n↑，则E↑。E1s<E2S<E3S<…E2P<E3P<E4P<……20能级②n相同，l↑，则E↑。Ens<Enp<End<Enf……鲍林近似能级图21能级能级交错:是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。屏蔽效应：内层电子对外层电子的排斥作用，削弱了核对外层电子吸引作用223、磁量子数m：轨道(电子云的伸展方向)电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同。p电子云在空间可以有三种互相垂直的伸展方向。d电子云可以有五种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向。如把在一定电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道，那么s、p、d、f四个能级就分别有1、3、5、7个轨道四个量子数23s

轨道磁量子数与原子轨道zzyyxxp

轨道对于角量子数为l的原子，m的取值有（2l+1）个。（注意l的取值从0开始！）n、l相同的轨道被称为等价轨道或简并轨道24电子的自旋◆自旋量子数ms：描述电子绕自轴旋转的状态,分别用↑和↓表示◆自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为

★每个原子轨道最多容纳一对电子★产生方向相反的磁场★相反自旋的一对电子,磁场相互抵消.

Electronspinvisualized25因此描述核外电子的运动状态时，必须同时指出电子所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向和电子的自旋方向。总结26原子中电子的排布基态原子核外电子的排布遵循以下规律能量最低原理泡利（Pauli）不相容原理洪德（Hund）规则27原子中电子的排布能量最低原理任何体系都是能量越低越稳定在核外电子排布中，电子总是尽量最先占有能量最低的轨道，只有能量最低的轨道被占满后，电子才能依次占有能量较高的轨道28原子中电子的排布泡利不相容原理在同一个原子里，不存在四个量子数（运动状态）完全相同的电子。各层最多容纳2n2个电子最外层不超过8个（K层2个）次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。29原子中电子的排布洪德规则在同一能级中的各个轨道上，倾向于尽可能分占不同的轨道，而且它们的自旋方向相同。这样的排布，使整个原子的能量最低↑↓↑↓↑↑1s2s2pC↑↓↑↓↑↑↑1s2s2pN↑↓↑↓↑↓↑↑1s2s2pO30原子中电子的排布洪德规则特例：对于同一能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，整个原子体系最稳定p6d10f14全充满p3d5f7半充满p0d0f0全空31原子中电子的排布写出Cr和Cu的电子排布式：

Cr(24)电子填充式为：

1s22s22p63s23p64s23d4

考虑洪德规则特例：

1s22s22p63s23p64s13d5

所以其电子排布式为：

1s22s22p63s23p63d54s132原子中电子的排布

Cu(29)电子填充式为：

1s22s22p63s23p64s23d9

考虑洪德规则特例：

1s22s22p63s23p64s13d10

所以其电子排布式为：

1s22s22p63s23p63d104s133原子中电子的排布说明：为了简化原子的电子结构，通常将内层已达稀有气体的电子层结构，用稀有气体加方括号表示，并称为“原子实”。

例：Cr、Cu、Br和Hg的电子排布式为：Cr：[Ar]