【良品】《无机及分析化学》7.2多电子原子结构.pdf

7.2 多电子原子构多电子原子构7.2.1核外电子排布则核外电子排布则出出现现级级分和分和级级交交错现错现一、鲍林近似能级图一、鲍林近似能级图每每个个○○ 代一代一个个原子原子轨轨p 亚层亚层3个个简简并并轨轨d 亚层亚层5个个简简并并轨轨f 亚层亚层7个个简简并并轨轨1. l 相同相同时时n 大大级级E1 s E4s, 就是就是4s电电子的子的钻钻穿效穿效应较应较3d电电子强的子强的缘缘故故3d与与4s轨轨的的径径向分布向分布图图我国化学家我国化学家徐光宪徐光宪提出利用提出利用(n+0.7 l )值大小多电子原值大小多电子原子的原子低序并将子的原子低序并将(n+0.7 l )整数相同整数相同的的划分为一个划分为一个6 5 4 3 2 1级组级组6.76.46.16.05.75.45.04.74.44.03.73.02.72.01.0n+0.7 l6p5d4f6s5p4d5s4p3d4s3p3s2p2s1s 级级能级组能级组: :第一第一组组 1s第二第二组组 2s 2p第三第三组组 3s 3p第四第四组组 4s 3d 4p 第五第五组组 5s 4d 5p第六第六组组 6s 4f 5d 6p第七第七组组 7s 5f 6d 7p…二、二、 核外电子排布的一原则核外电子排布的一原则1. 泡利不相容原理泡利不相容原理(Pauli’s exclusion principle)(Pauli’s exclusion principle)泡利根据光实果和子力学原理提出在同一泡利根据光实果和子力学原理提出在同一个原子中没有个原子中没有四个子数完全相同四个子数完全相同的电子或在的电子或在同一个原子中没有动状态完全相同的电子。

同一个原子中没有动状态完全相同的电子①① 每个中最多只容两个旋不同的电子每个中最多只容两个旋不同的电子 ②② 因为因为s s、、p p、、d d、、f f各分层中的数分别为各分层中的数分别为1 1、、3 3、、 5、、7 7个所以个所以s s、、p p、、d d、、f f各亚层中分别最多容各亚层中分别最多容2 2、、 6、、1010、、1414个电子③③ 每个电子层中原子的总数为每个电子层中原子的总数为n n2个各电子层中个各电子层中电子的最大容为电子的最大容为2n2n2 个 2、最低原理、最低原理(Principle of the lowest energy) (Principle of the lowest energy) 在不反泡利在不反泡利原理的条件原理的条件 下下, ,电子优先电子优先 占据低占据低 的原子的原子, , 使整个原子使整个原子体体 处于处于最最 低低, ,样的状样的状 态是原子的态是原子的基基 态态3. 洪特则洪特则(Hund's rule )(Hund's rule )洪特根据大光实数据在洪特根据大光实数据在19251925年总出来年总出来的的 律在律在价价上电子将尽可地分占上电子将尽可地分占不同的并且不同的并且旋平旋平。

所价是指所价是指相同的一例如相同的一例如 n、、l l 相同的三相同的三个个p p就是价洪特则的特例洪特则的特例价全充满、半充满或价全充满、半充满或全的状态时比定的全的状态时比定的 全充满全充满p p6 、、d d10、、f f 14 半充满半充满p p3 、、d d5 、、f f 7 全全 p p0 、、d d0 、、f f 0 C原子的电子排布图原子的电子排布图 C : 1s2 2s2 2p2O原子的电子排布图原子的电子排布图 O : 1s2 2s2 2p4Cr原子的电子排布图原子的电子排布图Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d5 4s1Cr: [Ar] 3d5 4s1三、原子的核外电子排布式与电子构型三、原子的核外电子排布式与电子构型 (1)电电子排布式子排布式 按按电电子在原子核外各子在原子核外各亚层亚层中分布的情中分布的情况况在在亚层亚层符符号号的的右上右上注明排列的注明排列的电电子子数数13Al26221213 23sspps35Br22626102512233344sspspdsp为为了了简简便常把便常把电电子排布已子排布已达达到稀有到稀有气体气体结构结构的的内内层层 以以[稀有稀有气体气体元符元符号号]——原子原子实实示示 13Al21[]33Nesp35Br1025[]344Ardsp电子排布式电子排布式: :电子排布式电子排布式: :22613326210522434ssp spsdp原子实原子实 [ [有气体元号有气体元号] ]1s2 1s2 2s22p6 1s2 2s22p63s23p6 1s2 2s22p63s23p64s23d104p6 1s2 2s22p63s23p64s23d104p6 5s24d105p6 1s2 2s22p63s23p64s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p6 6s24f145d106p2 82 Pb4f145d106s26p2 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn[Xe]82-54=285s24d1048 Cd4d105s2[Kr]48-36=12级组级组 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p92[]34Ards101[]34Ards103dd d全充满全充满42[]34 Ards51[]34Ards 53dd d半充满半充满不定不定不定不定24Cr[Ar] 填填满满前三前三个个级组级组24-18=6剩下的剩下的6个个电电子在第四子在第四级组级组填填充充4s23d429Cu[Ar] 填填满满前三前三个个级组级组29-18=11剩下的剩下的11个个电电子在第四子在第四级组级组填填充充4s23d9级级交交错时错时(4s3d5s4d 6s4f5d7s5f6d)可以可以s轨轨未未填填 满满让简让简并并轨轨半半满满全全满满这时这时更低更更低更稳稳定定↑ ↓↑ ↓ ↑ ↓↑ ↓ ↑↑ ↑↑ ↑↑1S 2S 2P(2)(2)排布式排布式 按电子在核外原子中的分布情况用一按电子在核外原子中的分布情况用一个圆圈或一个方格示一个原子个圆圈或一个方格示一个原子( (并的圆圈或方格并的圆圈或方格在一在一) )用向上或向下头示电子的旋状态。

例如用向上或向下头示电子的旋状态例如↑ ↓↑ ↓ ↑ ↓↑ ↓ ↑↑ ↓↓ ↑↑ ↑↑1S 2S 2P7N8O原子失去原子失去电电子成子成为为正正离离子子时时先失去最外先失去最外层层的的电电子子•其先后其先后顺顺序一序一为为 npns(n-1)d(n-2)f(3)离子的电子离子的电子排布排布式式51 24[]34 ArdCrs33[]3 ArdCr62 26[]34FeArds原子成原子成为负离为负离子子时时原子所得的原子所得的电电子子总总是分布在是分布在它它的的• 最外最外电电子子层层上26[]3FeArd35[]3FeArd25 17[]33 NepCls26[]33 NepCls写写出所出所给给元的元的电电子子电电子排布式子排布式22Ti4 s3d26Fe4s250Sn5s24d105p2223d6堂习堂习1022 50[]455 SnKrdps62 26[]34 FeArds22 22[]34 ArdTis18 [Ar]18 [Ar] 26-18=836 [Kr] 50-36=1422-18=4,前三前三个个级组级组已已经经排排满满 剩下的剩下的4个个电电子依次子依次进进入第四入第四级组级组级组级组 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p思思1 以下排列以下排列 s s →→ p p →→ s s →→ d d →→ p p →→ s s →→ f f →→ d d →→ p p 是否具有周期性是否具有周期性 按以下方式排列按以下方式排列 s→→p s →→ d →→ p s →→ f →→ d →→ p 从从s始始p终终具有周期性。

具有周期性思思2元性元性质为质为何呈何呈现现周期性周期性 元性元性质质取取决决于原子的特征于原子的特征电电子子构构型由于原子的特征型由于原子的特征电电子子 构构型具有周期性因此元性型具有周期性因此元性质质也具有周期性也具有周期性7.2.2、电子层构与元周期律、电子层构与元周期律1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p周期周期 级组级组 级级中原子中原子轨轨 电电子最大容子最大容 元元数数目目 周期名周期名称称 1 1 1s2 2 2s 2p3 3 3s 3p4 4 4s 3d 4p 5 5 5s 4d 5p6 6 6s 4f 5d 6p 7 7 7s 5f 6d 7p2 28 8 8 8 18 1818 18 32 32 尚尚未排未排满满1.与元周期与元周期( () )特短周期特短周期周期周期 周期周期 特周期特周期未完全周期未完全周期短周期短周期 短周期短周期(1)各周期元各周期元数数目目=对应对应级组级组中原子中原子轨轨的的电电子最大容子最大容(2)原子的原子的电电子子层层数数=原子所在的周期原子所在的周期数数(钯钯Pd外外)元周期元周期七七————七个周期七个周期2.价电子构型与元周期中族的划分价电子构型与元周期中族的划分( (列列) )价电子价电子原子发生化学反应时参与形成化学的电子原子发生化学反应时参与形成化学的电子 价电子构型价电子构型价电子层的电子排布价电子层的电子排布最后一最后一个个电电子子填填入入ns或或np轨轨的元的元 主族元的价主族元的价电电子最外子最外层电层电子子 (nsnp) 最后一最后一个个电电子子填填入入(n 1)d或或(n 2)f 轨轨的元的元 副族元的价副族元的价电电子最外子最外层层s电电子子,及及(n 1)d电电子子(甚甚(n 2)f电电子子)62 26[]34FeArds22 22[]34ArdTis25 17[]33NepCls23 15[]33PNesp主族元主族元 价电子构型价电子构型2333 sp主族元主族元 价电子构型价电子构型2533ps副族元副族元 价电子构型价电子构型2234 ds副族元副族元 价电子构型价电子构型6234 ds主族元主族元(A):副族元副族元(B):主族元主族元(A):最后一最后一个个电电子子填填入入ns或或np轨轨的元的元•主族元的价主族元的价电电子最外子最外层电层电子子 (nsnp) IA~VIIIA(VIIIA也也称称族族) 副族元副族元(B):最后一最后一个个电电子子填填入入(n 1)d或或(n 2)f 轨轨的元的元• 副族元的价副族元的价电电子最外子最外层层s电电子子,及及(。