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文檔簡介
1、原子核外電子排布規(guī)律 能量最低原理:電子層劃分為K<L<M<O<P<Q,對應(yīng)電子層能量增大;原子核外電子排布按照能量較低者低優(yōu)先排布原則. 每個電子層最多只能容納2n2個電子。 最外層最多只能容納8個電子(K層為最外層時不能超過2個)次外層最多只能容納18個電子(K層為次外層時不能超過2個倒數(shù)第三層最多只能容納32個電子注意:多條規(guī)律必須同時兼顧。簡單例子的結(jié)構(gòu)特點:(1)離子的電子排布:主族元素陽離子跟上一周期稀有氣體的電子層排布相同,如鈉離子、鎂離子、鋁離子和氖的核外電子排布是相同的。陰離子更同一周期稀有氣體的電子排布相同:負(fù)氧離子,氟離子和氖的核外電子排布是
2、相同的。(2)等電子粒子(注意主要元素在周期表中的相對位置) 10電子粒子:CH、N3一、NH-、NH、NH+、O2一、OH-、H0、HO+、F-、HF、Ne、Na+、Mg2+、423423Al3+等。 18電子粒子:SiH、P3一、PH、S2一、HS-、HS、Cl-、HCl、Ar、K+、Ca2+、PH+等。4324特殊情況:F、HO、CH、CHOH222263 核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的陽離子有:Na+、NH+、HO+等;陰離子有:F-、OH-、NH-;432HS-、Cl-等。前18號元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性:(1)原子核中無中子的原子:iH1(2)最外層有1個電子的元素:H、Li、Na;最
3、外層有2個電子的元素:Be、Mg、He(3)最外層電子總數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素:Be、Ar(4)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)2倍的元素:C;是次外層電子數(shù)3倍的元素:O;是次外層電子數(shù)4倍的元素:Ne(5)最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)一半的元素:Li、P(6)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素:H、Be、Al(7)電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素:Be(8)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、Si元素周期表的規(guī)律:(1)最外層電子數(shù)大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素,最外層電子數(shù)為1或2的元素可能是主族、副族或0族元素,最外層電子數(shù)為8的元素是稀有氣體(He例外)(2)在元素周期表
4、中,同周期的IIA、IIIA族元素的原子序數(shù)差別有:第2、3周期(短周期)元素原子序數(shù)都相差1;第4、5周期相差11;第6、7周期相差25(3)同主族、鄰周期元素的原子序數(shù)差 位于過渡元素左側(cè)的主族元素,即IA、IIA族,同主族、鄰周期元素原子序數(shù)之差為下一周期元素所在周期所含元素總數(shù);相差的數(shù)分別為2,8,8,18,18,32 位于過渡元素左側(cè)的主族元素,即IIIAWA族,同主族、鄰周期元素原子序數(shù)之差為下一周期元素所在周期所含元素種數(shù)。例如,氯和溴的原子序數(shù)之差為35-17=18(溴所在第四周期所含元素的種數(shù))。相差的數(shù)分別為&18,18,32,32. 同主族非縣令的原子序數(shù)差為上
5、述連續(xù)數(shù)的加和,如H和Cs的原子序數(shù)為2+8+8+18+18=54(4) 元素周期表中除訓(xùn)族元素之外,原子序數(shù)為奇數(shù)(偶數(shù))的元素,所屬所在族的序數(shù)及主要化合價也為奇數(shù)(偶數(shù))。如:氯元素的原子序數(shù)為17,而其化合價有-1、+1、+3、+5、+7,最外層有7個電子,氯元素位于WA族;硫元素的原子序數(shù)為16,而其化合價有-2、+4、+6價,最外層有6個電子,硫元素位于WA族。(5) 元素周期表中金屬盒非金屬元素之間有一分界線,分界線右上方的元素為非金屬元素,分界線左下方的元素為非金屬元素(H除外),分界線兩邊的元素一般既有金屬性也有非金屬性。每周期的最右邊金屬的族序數(shù)與周期序數(shù)相等,如:Al為第
6、三周期IIIA族。元素周期律:(1) 原子半徑的變化規(guī)律:同周期主族元素自左向右,原子半徑逐漸增大;同主族元素自上而下,原子半徑逐漸增大。(2) 兀素化合價的變化規(guī)律:同周期自左向右,最咼正價:+1+7,最咼正價二主族序數(shù)(0、F除外),負(fù)價由-4-1,非金屬負(fù)價二-(8-族序數(shù))(3) 元素的金屬性:同周期自左向右逐漸減弱;同主族自上而下逐漸增強(qiáng)。(4) 元素的非金屬性:同周期制作仙游逐漸增強(qiáng);同主族自上而下逐漸減弱。(5) 最高價化合物對應(yīng)水化物的酸、堿性:同周期自左向右酸性逐漸增強(qiáng),堿性逐漸減弱;同主族自上而下酸性逐漸減弱,堿性逐漸增強(qiáng)。(6) 非金屬氣態(tài)氫化物的形成難以、穩(wěn)定性:同周期
7、自左向右形成由難到易,穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng);同主族自上而下形成由易到難,穩(wěn)定性逐漸減弱。原子核外電子按照軌道式排布時遵守下列次序:1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p規(guī)律總結(jié):s有1個軌道,最多容納2個電子p有3個軌道,最多容納6個電子d有5個軌道,最多容納10個電子f有7個軌道,最多容納14個電子每一個軌道可以容納兩個自選方向相反的電子s<p<d(N+1)s<Nd(N+1)p<(N+2)s&l
8、t;Nf<(N+1)d原子核外電子排布規(guī)律1、泡利不相容原理:每個軌道最多只能容納兩個電子,且自旋相反配對2、能量最低原理:電子盡可能占據(jù)能量最低的軌道3、洪特規(guī)則:簡并軌道(能級相同的軌道)只有被電子逐一自旋平行地占據(jù)后,才能容納第二個電子-來源網(wǎng)絡(luò)精心整理另外:等價軌道在全充滿、半充滿或全空的狀態(tài)是比較穩(wěn)定的,亦即下列電子結(jié)構(gòu)是比較穩(wěn)定的:全充滿一-p6或d10或fl4半充滿p3或d5或f7全空pO或dO或f0還有少數(shù)元素(如某些原子序數(shù)較大的過渡元素和鑭系、錒系中的某些元素)的電子排布更為復(fù)雜,既不符合鮑林能級圖的排布順序,也不符合全充滿、半充滿及全空的規(guī)律。而這些元素的核外電子排
9、布是由光譜實驗結(jié)構(gòu)得出的,我們應(yīng)該尊重光譜實驗事實。對于核外電子排布規(guī)律,只要掌握一般規(guī)律,注意少數(shù)例外即可。處于穩(wěn)定狀態(tài)的原子,核外電子將盡可能地按能量最低原理排布,另外,由于電子不可能都擠在一起,它們還要遵守保里不相容原理和洪特規(guī)則,一般而言,在這三條規(guī)則的指導(dǎo)下,可以推導(dǎo)出元素原子的核外電子排布情況,在中學(xué)階段要求的前36號元素里,沒有例外的情況發(fā)生。1. 最低能量原理電子在原子核外排布時,要盡可能使電子的能量最低。怎樣才能使電子的能量最低呢?比方說,我們站在地面上,不會覺得有什么危險;如果我們站在20層樓的頂上,再往下看時我們心理感到害怕。這是因為物體在越高處具有的勢能越高,物體總有從
10、高處往低處的一種趨勢,就像自由落體一樣,我們從來沒有見過物體會自動從地面上升到空中,物體要從地面到空中,必須要有外加力的作用。電子本身就是一種物質(zhì),也具有同樣的性質(zhì),即它在一般情況下總想處于一種較為安全(或穩(wěn)定)的一種狀態(tài)(基態(tài)),也就是能量最低時的狀態(tài)。當(dāng)有外加作用時,電子也是可以吸收能量到能量較高的狀態(tài)(激發(fā)態(tài)),但是它總有時時刻刻想回到基態(tài)的趨勢。一般來說,離核較近的電子具有較低的能量,隨著電子層數(shù)的增加,電子的能量越來越大;同一層中,各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排布時遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p2.
11、 保里不相容原理我們已經(jīng)知道,一個電子的運(yùn)動狀態(tài)要從4個方面來進(jìn)行描述,即它所處的電子層、電子亞層、電子云的伸展方向以及電子的自旋方向。在同一個原子中沒有也不可能有運(yùn)動狀態(tài)完全相同的兩個電子存在,這就是保里不相容原理所告訴大家的。根據(jù)這個規(guī)則,如果兩個電子處于同一軌道,那么,這兩個電子的自旋方向必定相反。也就是說,每一個軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子。這一點好像我們坐電梯,每個人相當(dāng)于一個電子,每一個電梯相當(dāng)于一個軌道,假設(shè)電梯足夠小,每一個電梯最多只能同時供兩個人乘坐,而且乘坐時必須一個人頭朝上,另一個人倒立著(為了充分利用空間)。根據(jù)保里不相容原理,我們得知:s亞層只有1個軌道,可以
12、容納兩個自旋相反的電子;p亞層有3個軌道,總共可以容納6個電子;f亞層有5個軌道,總共可以容納10個電子。我們還得知:第一電子層(K層)中只有1s亞層,最多容納兩個電子;第二電子層(L層)中包括2s和2p兩個亞層,總共可以容納8個電子;第3電子層(M層)中包括3s、3p、3d三個亞層,總共可以容納18個電子第n層總共可以容納2n2個電子。3. 洪特規(guī)則從光譜實驗結(jié)果總結(jié)出來的洪特規(guī)則有兩方面的含義:一是電子在原子核外排布時,將盡可能分占不同的軌道,且自旋平行;洪特規(guī)則的第二個含義是對于同一個電子亞層,當(dāng)電子排布處于-來源網(wǎng)絡(luò)精心整理精心整理全滿(s2、p6、dlO、fl4)半滿(si、p3、d
13、5、f7)全空(sO、pO、dO、f0)時比較穩(wěn)定。這類似于我們坐電梯的情況中,要么電梯是空的,要么電梯里都有一個人,要么電梯里都擠滿了兩個人,大家都覺得比較均等,誰也不抱怨誰;如果有的電梯里擠滿了兩個人,而有的電梯里只有一個人,或有的電梯里有一個人,而有的電梯里沒有人,則必然有人產(chǎn)生抱怨情緒,我們稱之為不穩(wěn)定狀態(tài)。二、核外電子排布的方法對于某元素原子的核外電子排布情況,先確定該原子的核外電子數(shù)(即原子序數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)),如24號元素鉻,其原子核外總共有24個電子,然后將這24個電子從能量最低的is亞層依次往能量較高的亞層上排布,只有前面的亞層填滿后,才去填充后面的亞層,每一個亞層上最多
14、能夠排布的電子數(shù)為:s亞層2個,p亞層6個,d亞層10個,f亞層14個。最外層電子到底怎樣排布,還要參考洪特規(guī)則,如24號元素鉻的24個核外電子依次排列為1s22s22p63s23p64s23d4根據(jù)洪特規(guī)則,d亞層處于半充滿時較為穩(wěn)定,故其排布式應(yīng)為:1s22s22p63s23p64s13d5最后,按照人們的習(xí)慣“每一個電子層不分隔開來”改寫成1s22s22p63s23p63d54s1即可。原子核外電子排布應(yīng)遵循的三大規(guī)律(一)泡利不相容原理:1. 在同一個原子里,沒有運(yùn)動狀態(tài)四個方面完全相同的電子存在,這個結(jié)論叫泡利不相容原理。2. 根據(jù)這個原理,如果有兩個電子處于一個軌道(即電子層電子亞
15、層電子云的伸展方向都相同的軌道),那么這兩個電子的自旋方向就一定相反。3. 各個電子層可能有的最多軌道數(shù)為貳每個軌道只能容納自旋相反的兩個電子,各電子層可容納的電子總數(shù)為2門個。-來源網(wǎng)絡(luò)(二)能量最低原理:1. 在核外電子的排布中,通常狀況下,電子總是盡先占有能量最低的原子軌道,只有當(dāng)這些原子軌道占滿后,電子才依次進(jìn)入能量較高的原子軌道,這個規(guī)律叫能量最低原理。2. 能級:就是把原子中不同電子層和亞層按能量高低排布成順序,象臺階一樣叫做能級。(1)同一電子層中各亞層的能級不相同,它們是按s,p,d,f的次序增高。不同亞層:ns<np<nd<nf(2)在同一個原子中,不同電子層的能級不同。離核越近,n越小的電子層能級越低。同中亞層:1s<2s<3s;1p<2p<3p;(3)能級交錯現(xiàn)象:多電子原子的各個電子,除去原子核對它們有吸引力外,同時各個電子之間還存在著排斥力,因而使多電子原子的電子所處的能級產(chǎn)生了交錯現(xiàn)象。例如:E>E,E>E,n±3時有能級交錯現(xiàn)象。3d4S4d5S3. 電子填入原子軌道順序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p,能級由低漸高。(三)洪特規(guī)則:1. 在同一亞層中的各個軌道上,電子的排布盡可能單獨(dú)分占不同的軌道,而
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