无机化学-核外电子排布和元素周期律-课件

4.3核外电子排布和元素周期律

对于单电子体系，其能量为E=－13.6eV

Z

2

n24.3核外电子排布和元素周期律对于

即单电子体系中，轨道（或轨道上的电子）的能量，只由主量子数n

决定。即单电子体系中，轨道（或

n

相同的轨道，能量相同，例如

E4s=E4p=E4d=E4f……

而且n

越大能量越高

E1s<E2s<E3s<E4s……

n相同的轨道，能量相同，

多电子体系中，电子不仅受到原子核的作用，而且受到其余电子的作用。

故能量关系复杂。所以多电子体系中，能量不只由主量子数n

决定。多电子体系中，电子不仅受到原

讨论外层的一个电子。4.3.1多电子原子的能级1.屏蔽效应

以Li原子为例说明这个问题讨论外层的一个电子。4.3.

同时又受到内层电子的－2的斥力。

它受到核的的引力。同时又受到内层电子的它受到核

实际上它受到的引力已经不会恰好是+3。

受到的斥力也不会恰好是－2。问题很复杂。实际上它受到的引力已经受到的

我们把看成是一个整体，看成被中和掉部分正电的原子核。我们把看成是一

中和后的核电荷Z

变成了有效核电荷Z*。

于是我们研究的对象——外层的一个电子就相当于处在单电子体系中。中和后的核电荷Z变成了于

Z*=Z

－

称为屏蔽常数。

屏蔽常数越大，表示核电荷被中和掉越多。Z*=Z－

于是模拟单电子体系的能量公式E=－13.6eV

Z

2

n2得到多电子体系的近似能量公式E=－13.6eV

Z

*

n22于是模拟单电子体系的能量公式E=－13.E=－13.6eV

（Z－

）n22变成E=－13.6eV

Z

*

n22E=－13.6eV（Z－）n22

在多电子体系中，核外其他电子抵消部分核电荷，使被讨论的电子受到的核的引力变小。

这种作用称为其他电子对被讨论电子的屏蔽效应。在多电子体系中，核外其他电子

受到屏蔽作用的大小，因电子的角量子数l的不同而不同。4s4p4d4f

受到其他电子的屏蔽作用依次增大。<<<受到屏蔽作用的大小，因电子

受到的屏蔽越大，轨道的能量越

根据公式E=－13.6eV

（Z－

）n22高。受到的屏蔽越大，轨道根据公式

在多电子体系中，n

相同而

l不同的轨道，发生能级分裂。

E4s<E4p<E4d<E4f结果是在多电子体系中，n相同而2.钻穿效应

角量子数l不同的电子，受到的屏蔽作用的大小不同。

其原因要归结于l不同的轨道径向分布的不同。2.钻穿效应

我们知道，主量子数n

相同的原子轨道，

l越小时内层概率峰越多。3s3pD（r）r3d我们知3s3pD（r）r3d

3s内层有两个概率峰

3p内层有一个概率峰

3d无内层概率峰3s3pD（r）r3d3s内层3s3pD（r）r3d

电子在内层出现的概率大，当然受到的屏蔽要小。

这相当于电子离核近，故能量低。电子在内层出现的概率大，这相

由于径向分布的不同，l不同的电子钻穿到核附近回避其他电子屏蔽的能力不同，从而使自身的能量不同。

这种作用称为钻穿效应。由于径向分布的不同，l不同

钻穿效应的存在，不仅直接说明了能级分裂的原因，而且还可以解释所谓能级交错现象。钻穿效应的存在，不仅直接

在一些情况下，n

和

l

均不相同时，n

大的电子的能量，反而低于n

小的电子的能量。

这就是所谓能级交错现象，例如有时E4s<

E3d

在一些情况下，n和l均不

由于4s内层有三个小的几率峰，而

3d

没有内层小峰，所以有时

E4s<

E3d，对于某些原子来说就是这样。由于4s内层有三个小的几率3d4s

同理，有时也会有E5s<E4d

3d4s同理，有时也会有E5s<3.原子轨道近似能级图

美国著名结构化学家鲍林（Pauling），根据大量光谱实验数据和理论计算，提出了多电子原子的原子轨道近似能级图。3.原子轨道近似能级图美国著

所有的原子轨道，共分成七个能级组

第一组1s第二组2s，2p第四组4s，3d，4p第六组6s，4f，5d，6p

第三组3s，3p

第五组5s，4d，5p第七组7s，5f，6d，7p所有的原子轨道，共分成七个能级组第一第一组1s第三组3s，3p第二组2s，2p第五组5s，4d，5p第四组4s，3d，4p第七组7s，5f，6d，7p第六组6s，4f，5d，6p

其中除第一能级组只有一个

1s

能级外，其余各能级组中能级由低到高依次为ns，（n－2）f，（n－1）d，np第一组1s第三组3s，3p第五组5s，4d，5p

各能级组之间的能量高低次序

在下页的图示中说明

能级组中各能级之间的能量高低次序各能级组之间的能量在下页的图能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f7s7p6d5f能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d

组内能级间能量差小，能级组间能量差大。能量1s2s2p3s3p4s4p3d组内能级间能量差小，能级组间能量差大。能量1s2s2能量1s2s2p3s3p4s4p3d

每个代表一个原子轨道。能量1s2s2p3s3p4s4p3d每个6s6p5d4f4s4p3d5s5p4dp三重简并，d五重简并，f七重简并。6s6p5d4f4s4p3d5s5p4dp三重简并4.3.2核外电子排布1.排布原则

能量最低原理

尽可能保持体系的能量最低。

电子先填充能量低的轨道，后填充能量高的轨道。4.3.2核外电子排布

保利（Pauli）不相容原理

于是每个原子轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。

即同一原子中没有运动状态完全相同的电子，同一原子中没有四个量子数完全对应相同的两个电子。保利（Pauli）不相容原理

电子在能量简并的轨道中，尽量以相同自旋方式成单排布。

洪特（Hunt）规则电子在能量简并的轨道中，洪特

简并的各轨道保持一致，则体系的能量低。

半充满轨道全空

全充满简并的各轨道保持一致，则体系

以上几种情况对称性高，体系稳定。

半充满轨道全空

全充满以上几种情况对称性高，体系稳定。

对于简并度高的d，f轨道尤其明显。

对于简并度低的

p

轨道则不明显。对于简并度高的d，f轨2.核外电子的排布原子序数电子轨道图元素符号

英文名称

中文名称电子结构式1 HHydrogen

氢 1s1

2HeHelium氦 1s2

3LiLithium锂

1s22s14 BeBeryllium铍 1s22s2

5 B Boron

硼 1s22s22p12.核外电子的排布原子电子轨道原子序数电子轨道图元素符号英文名称中文名称电子结构式*遵循洪特规则*6 CCarbon碳 1s22s22p27 NNitrogen

氮 1s22s22p38 OOxygen氧 1s22s22p49 FFluorine氟 1s22s22p510 NeNeon 氖 1s22s22p6原子电子轨道图元素英文中文电子结构式*遵11Na Sodium

钠

1s22s22p63s112Mg Magnesium

镁

1s22s22p63s2原子序数元素符号英文名称

中文名称电子结构式16SSulfur 硫

1s22s22p63s23p417Cl Chlorine 氯

1s22s22p63s23p518Ar Argon 氩

1s22s22p63s23p613Al Aluminium

铝

1s22s22p63s23p114Si Silicon

硅

1s22s22p63s23p215PPhosphorus磷

1s22s22p63s23p311Na Sodium*19KPotassium

钾[

Ar

]4s1**21ScScandium钪[

Ar

]3d14s2**虽先排4s后排3d，但电子结构式中先写3d，后写4s*[

Ar

]Ar的原子实，表示Ar的电子结构式

1s22s22p63s23p6

22TiTitanium

钛[

Ar

]3d24s223V Vanadium钒[

Ar

]3d34s2

20CaCalcium 钙[

Ar

]4s2

18ArArgon 氩1s22s22p63s23p6*19KPotassium24

CrChromium

铬[

Ar

]3d54s1

25MnManganese

锰[

Ar

]3d54s226FeIron

铁[

Ar

]

3d64s227CoCobalt

钴[

Ar

]

3d74s228NiNickel

镍 [

Ar

]

3d84s2

29CuCopper

铜 [

Ar

]

3d104s130ZnZinc

锌

[

Ar

]3d104s222TiTitanium

钛[

Ar

]3d24s223V Vanadium钒[

Ar

]3d34s2

24CrChromium31 GaGallium 镓 [

Ar

]3d104s24p132 Ge Germanium锗 [

Ar

]3d104s24p233 As Arsenic 砷[

Ar

]3d104s24p334 Se Selenium 硒[

Ar

]3d104s24p435 Br Bromine 溴[

Ar

]3d104s24p536 Kr Krypton 氪[

Ar

]3d104s24p629

CuCopper

铜 [

Ar

]

3d104s130Zn

Zinc锌[

Ar

]3d104s231 GaGallium 37 Rb Rubidium 铷[

Kr

]5s138 Sr Strontium 锶 [

Kr

]

5s239 Y Yttrium 钇 [

Kr

]

4d15s240 Zr Zirconium锆 [

Kr

]

4d25s241 Nb Niobium

铌

[

Kr

]4d45s142

Mo Molybdenum

钼

[

Kr

]

4d55s143 Tc Technetium锝[

Kr

]4d55s2

44 Ru Ruthenium钌[

Kr

]

4d75s1

45Rh Rhodium

铑

[

Kr

]

4d85s137 Rb Rubidium 铷46Pd Palladium 钯 [

Kr

]

4d105s047Ag Silver银 [

Kr

]

4d105s153I Iodine碘

[

Kr

]4d105s25p554Xe Xenon 氙

[

Kr

]4d105s25p648Cd Cadmium 镉 [

Kr

]4d105s249In Indium 铟 [

Kr

]4d105s25p1

50Sn Tin 锡 [

Kr

]

4d105s25p251Sb Antimony 锑 [

Kr

]

4d105s25p352Te Tellurium 碲 [

Kr

]

4d105s25p446Pd Palladium 钯55 Cs Caesium 铯[

Xe

]6s156 Ba Barium 钡[

Xe

]6s257 La

Lanthanum 镧

[

Xe

]

4f05d16s258 Ce

Cerium铈

[

Xe

]

4f15d16s2

59 PrPraseodymium

镨[

Xe

]4f35d06s2*

但是Ce

应为1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f15s25p65d16s2

*从这里开始，用[Xe]表示的Ce等原子的电子结构式值得注意，它表示

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f15d16s2

Xe

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p655 Cs Caesium 57 La

Lanthanum 镧

[

Xe

]

4f05d16s258 Ce

Cerium铈

[

Xe

]

4f15d16s2

59 PrPraseodymium镨[

Xe

]4f35d06s260 Nd Neodymium钕[

Xe

]4f45d06s261 Pm Promethium

钷[

Xe

]4f55d06s2

62 Sm Samarium 钐[

Xe

]4f65d06s263 Eu Europium 铕[

Xe

]4f75d06s264 Gd

Gadolinium

钆

[

Xe

]

4f75d16s257 La Lanthanum 镧

65Tb Terbium 铽

[

Xe

]4f95d06s266Dy Dysprosium

镝

[

Xe

]4f105d06s267HoHolmium 钬[

Xe

]4f115d06s268Er Erbium 铒[

Xe

]4f125d06s269TmThulium 铥[

Xe

]4f135d06s2

70Yb Ytterbium

镱

[

Xe

]4f145d06s271LuLutetium镥[

Xe

]4f145d16s265Tb Terbium 铽

74WTungsten 钨[

Xe

]4f145d46s275ReRhenium 铼[

Xe

]4f145d56s276OsOsmium 锇

[

Xe

]4f145d66s2

77IrIridium 铱[

Xe

]4f145d76s278Pt Platinum 铂

[

Xe

]

4f145d96s179Au

Gold

金

[

Xe

]

4f145d106s180HgMercury 汞[

Xe

]4f145d106s272HfHafnium 铪[

Xe

]4f145d26s273TaTantalum

钽[

Xe

]4f145d36s274WTungsten 钨83Bi Bismuth

铋[

Xe

]4f145d106s26p384PoPolonium钋[

Xe

]4f145d106s26p485At Astatine 砹[

Xe

]4f145d106s26p586RnRadon 氡[

Xe

]4f145d106s26p687FrFrancium钫[

Rn

]7s188Ra Radium

镭[

Rn

]7s281Tl Thallium铊[

Xe

]4f145d106s26p182PbLead

铅[

Xe

]4f145d106s26p283Bi Bismuth

电子结构式需要特殊记忆的元素有13种，它们的原子序数为：24，29；

41，42，44，45，46，47；

57，58，64；

78，79电子结构式需要特殊记忆的元素KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910

4.3.3元素周期表

维尔纳（Werner）提出的长式周期表KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSe1.元素的周期

周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自对应一个周期。

共有七个能级组，所以共有七个周期。1.元素的周期HHe1

第一周期：2种元素

第一能级组：1个能级（1s）1个轨道

2个电子HHe1第一周期：2种元素BeLiBCNOFNe2第二周期：8种元素第二能级组：2个能级1个轨道2s2p8个电子

共4个轨道3个轨道

BeLiBCNOFNe2第二周期：8种元素第三能级组：2个能级1个轨道3s3p8个电子

共4个轨道3个轨道

第三周期：8种元素MgNaAlSiPSClAr3第三能级组：2个能级

第四能级组：3个能级1个轨道4s4p18个电子

共9个轨道3个轨道

第四周期：18种元素KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr43d5个轨道

第四能级组：3个能级1

第五能级组：3个能级1个轨道5s5p18个电子

共9个轨道3个轨道

第五周期：

18种元素4d5个轨道

YZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXe5第五能级组：3个能级1个轨

第六能级组：4个能级32个电子

共16个轨道

第六周期：32种元素1个轨道6sBaCs6s4f7个轨道

CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu4f5d5个轨道

LaHfTaWReIrPtOsAuHg5d3个轨道

6pTlPbBiPoAtRn6p第六能级组：4个能级32个电子第七能级组：4个能级32个电子共16个轨道第七周期：32种元素1个轨道7sRaFr7s5f7个轨道

ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr5f6d5个轨道

AcRfDbSgBhHsMtDsRgUub6d3个轨道

7p7p第七能级组：4个能级32个电子共

元素的原子核外电子所处的最高的能级组数，就是元素所在的周期数。元素的原子核外电子所处的

例如Cr的电子结构为

[Ar]3d54s1

3d54s1

属于第四能级组，所以Cr为第四周期的元素。例如Cr的电子结构为2.元素的区和族

元素周期表中的元素可以根据其性质划分成五个区，区的划分见下页的图。2.元素的区和族元LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区f区LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区s区元素包括IA族，IIA族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区

即第1，2两列，价层电子为ns1~2，属于活泼金属。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSep区元素包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族（VIIIA族）。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区p区元素包括IIIA族

即第13∼18列共6列，价层电子为ns2np1~6。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区即第13∼18列共6列，KCap

区的右上方为非金属元素，左下方为金属元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区p区的右上方为非金属元素，KCaScTi

价层电子一般是指在化学反应中能发生变化的电子。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区价层电子一般是指在化学KCaScTiVCrMs区和p区元素的族数，等于价层电子中s电子数与p电子数之和。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区s区和p区元素的族数，等于价层KC

若和数为8，则为0族元素，也称为VIIIA族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区若和数为8，则为0族元素，KCaScd区元素包括IIIB族，IVB族，

VB族，VIB族，VIIB族，VIII族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区d区元素包括IIIB族

即第3

10共8列，价层电子为（n－1）d1~10ns0~2。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区即第310共8列，价层电子Kd区元素称为过渡元素，（n－1）d中的电子由不充满向充满过渡。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区d区元素称为过渡元素，（n－1）dKC

第4，5，6周期的过渡元素分别称为第一，第二，第三过渡系列元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区第4，5，6周期的过渡元素分别称为KC第一过渡系列元素的电子构型要记熟。第三过渡系列元素在La之后。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区第一过渡系列元素的电子构型要记熟。第三过渡系列元素在Lad区元素的族数，等于价层电子中（n－1）d的电子数与

ns的电子数之和。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区d区元素的族数，等于价层电子中

若和数大于或等于8，则为VIII族元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区若和数大于或等于8，KCaScTiVCrds区元素包括IB族，IIB族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区ds区元素包括IB族

即第11，12两列，价层电子为（n－1）d10ns1~2。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区即第11，12两列，价层电ds区元素的族数，等于价层电子中ns的电子数。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区ds区元素的族数，等于价层KCaScTiV

也可以将ds区元素和d区均定义为过渡金属，本课程即采取这种处理方法。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s区d区ds区p区也可以将ds区元素和d区均定LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr67s区d区ds区p区LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrf区f区元素包括镧系和锕系元素。f区元素的价层电子为（n－2）f0~14（n－1）d0~2ns2

称为内过渡元素。LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr67s区d区ds区p区LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrf区f区元素的（n－2）f中的电子由不充满向充满过渡。

有时认为f区元素属于IIIB族。LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiP

在原子轨道中填充电子时，可以按着鲍林的轨道能级图的能级次序进行，对于元素K，有E4s<E3d，先填充

4s。

但并不是所有原子的E4s<E

3d。4.3.4科顿轨道能级图在原子轨道中填充电子时，可以

例如Cu元素，形成Cu+时，先失去

4s电子，说明E4s>E3d。

如何解释这种现象？例如Cu元素，形成Cu+时，

对于不同的元素，其原子轨道的能级高低次序是有所不同的。

我们用科顿能级图来说明这种现象。对于不同的元素，其原子轨道我

图中纵坐标为轨道能量E

n=1

n=2

n=3

n=4原子序数Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d图中纵坐标为轨道能量En=1n=

n=1

n=2

n=3

n=4原子序数Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d横坐标为原子序数Zn=1n=2n=3n=4原子序数Z

n=1

n=2

n=3

n=4原子序数Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d科顿能级图表明E随Z的变化n=1n=2n=3n=4原子序数Z

在图中可见：（1）Z=1，不产生能级分裂。

n=1

n=2

n=3

n=4原子序数Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d在图中可见：n=1n=2n即Ens=Enp=En