核外电子的排布规律.doc
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核外电子的排布规律一、能量最低原理 所谓能量最低原理是，原子核外的电子，总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入 能量较高的轨道，以使原子处在能量最低的稳定状态原子轨道能量的高下为： 1．当n相似，l不同步，轨道的能量顺序为s＜p＜d＜f例如，E3S＜E3P＜E3d 2．当n不同，l相似时，n愈大，各相应的轨道能量愈高例如，E2S＜E3S＜E4S 3．当n和l都不相似时，轨道能量有交错现象即（n－1）d轨道能量不小于ns轨道的能量，（n-1）f轨道的能量不小于np轨道的能量在同一周期中，各元素随着原子序数递增核外电子的填充顺序为ns，（n－2）f，（n－1）d，np核外电子填充顺序如图1所示 图1 电子填充的顺序 图2 多电子原子电子所处的能级示意图最外层最多能容纳8电子,次外层最多能容纳18电子每个电子层最多容纳的电子数为2n2个(n为电子层数的数值)如: 各个电子层中电子的最大容纳量电子层(n)K(1)L(2)M(3) N(4) 电子亚层ss p spd spdf 亚层中的轨道数1 1 31 351357 亚层中的电子数 2 2 626 10261014 每个电子层中电子的最大容纳量(2n2) 2 81832 从表可以看出，每个电子层也许有的最多轨道数为n2，而每个轨道又只能容纳2个电子，因此，各电子层也许容纳的电子总数就是2n2。
二、鲍利（Pauli）不相容原理 鲍利不相容原理的内容 是：在同一原子中没有四个量子数完全相似的电子，或者说在同一原子中没有运动状态完全相似的电子例如，氦原子的1s轨道中有两个电子，描述其中一种原子中没有运动状态的一组量子数（n，l，m，ms）为1，0，0，+1/2，另一种电子的一组量子数必然是1，0，0，－1/2，即两个电子的其她状态相似但自旋方向相反根据鲍利不相容原理可以得出这样的结论，在每一种原子轨道中，最多只能容纳自旋方 向相反的两个电子于是，不难推算出各电子层最多容纳的电子数为2n2个例如，n=2时，电子可以处在四个量子数不同组合的8种状态，即n=2时，最多可容纳8个电子 ，见下表 n22222222l00111111m0000+1+1－1－1ms+1/2－1/2+1/2－1/2+1/2－1/2+1/2－1/2 在等价轨道中，电子尽量分占不同的轨道，且自旋方向相似，这就叫洪特规则 洪特规则事实上是最低能量原理的补充由于两个电子同占一种轨道时，电子间的排斥作用会使体系能量升高，只有分占等价轨道，才有助于减少体系的能量例如，碳原子核外有6个电子，除了有2个电子分布在1s轨道，2个电子分布在2s轨道外，此外2个电子不是占1个2p轨道，而是以自旋相似的方向分占能量相似，但伸展方向不同的两 个2p轨道。
碳原子核外6个电子的排布状况如下： 作为洪特规则的特例，等价轨道全布满，半布满或全空的状态是比较稳定的全布满、半布满和全空的构造分别表达如下： 全布满： ；半布满： ；全空： 用洪特规则可以解释为什么Cr原子的外层电子排布式为3d54s1而不是3d44s2，Cu原子的外层电子排布为3d104s1而不是3d94s2应当指出，核外电子排布的原理是从大量事实中概括出来的一般规律，绝大多数原子核外电子的实际排布与这些原理是一致的但是随着原子序数的增大，核外电子排布变得复杂，用核外电子排布的原理不能满意地解释某些实验的事实在学习中，我们一方面应当尊重事实，不要拿原理去适应事实也不能由于原理不完善而全盘否认原理科学的任务是承认矛盾，不断地发展这些原理，使之更加趋于完善 原子的最外层电子数为什么不超过8个?次外层电子数为什么不超过18个? 由于能级交错的因素，End＞E(n+1)s当ns和np布满时(共4个轨道，最多容纳8个电子)，多余电子不是填入nd，而是一方面形成新电子层，填入(n＋1)s轨道中，因此最外层电子数不也许超过8个. 。
同理可以解释为什么次外层电子数不超过18个若最外层是第n层，次外层就是第(n－1)层由于E(n-1)f＞E(n+1)s＞Enp，在第(n＋1)层浮现前，次外层只有(n－1)s、(n－1)p、(n－1)d上有电子，这三个亚层共有9个轨道，最多可容纳18个电子，因本次外层电子数不超过18个例如，原子最外层是第五层，次外层就是第四层，由于E4f＞E6s＞E5p，当第六层浮现之前，次外层(第四层)只有在4s、4p和4d轨道上有电子，这三个亚层共有9个轨道，最多可容纳18个电子，也就是次外层不超过18个电子. 原子电子层构造及与元素基本性质的关系1、 随元素核电荷数递增，元素原子外层电子构造呈周期性变化，导致元素性质呈周期性的变化这就是元素周期律周期与能级组的关系 周期 能级组 能级组内各原子轨道 能级组内轨道所能容纳的电子数 各周期中元素 1 一 1s 2 2 2 二 2s 2p 8 8 3 三 3s 3p 8 8 4 四 4s3d4p 18 18 5 五 5s4d5p 18 18 6 六 6s4f5d6p 32 32 7 七 7s5f6d7p 32 32 (1) 周期数==电子层数==最外电子层的主量子数=相应能级组数n 。
(2) 各周期元素的数目==相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数3）主族元素所在族数=原子最外层电子数（ns+np电子数）=最高正价数副族ⅢB～ⅦB族数=（n-1）d +ns电子数；Ⅷ族（n-1）d +ns电子数为8，9，10；ⅠB、ⅡB族为（n-1）d10ns1和(n-1)d10ns2；零族的最外电子数为2或84）根据原子电子层构造特点，将周期表分为S区，P区（主族元素）；d区和ds区（过渡元素）；f区（内过渡元素）元素的分区 ①s区元素，最外电子层构造是ns1和ns2，涉及IA、IIA族元素 ②p区元素，最外电子层构造是ns2 np1-6，从第ⅢA族到第0族元素 ③d区元素，电子层构造是(n-1)d1-9ns1-2, 从第ⅢB族到第Ⅷ类元素 ④ds区元素，电子层构造是(n-1)d10ns1和(n-1)d10 ns2，涉及第IB、IIB族 ⑤f区元素，电子层构造是(n-2)f 0-14 (n-1)d 0-2ns2，涉及镧系和锕系元素2．元素基本性质变化的规律性元素原子半径r电离能I及电负性X随原子构造呈周期性递变1）同一周期从左至右，Z*逐渐增大 r逐渐减小，I、χ逐渐增大，因而元素的金属性逐渐削弱，非金属性逐渐增强。
长周期的过渡元素，另一方面外层电子数依次增多，Z*依次增长不大，性质递变较缓慢2）同一族从上至下，主族元素Z*变化不大，电子层依次增多，r逐渐增大，I、和χ逐渐减小，因而元素金属性逐渐增强，非金属性逐渐削弱，副族元素从上到下，r增长不大，而Z*增大起了主导作用，除ⅢB族外，其他副族从上到下I逐渐增大，金属性逐渐削弱练习1、画出锂、氧、钠原子的轨道表达式2、写出碳、氟、硫、钙、铜原子，镁离子、铁离子、Br- 的电子排布式3、写出下列金属的元素符号、阐明在表中位置、写出价电子层排布式：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞铁 1s22s22p63s23p63d64s24．39号元素钇的电子排布应是下列各组中的哪一组？A．1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 B．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1C．1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2 D．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1A．外围电子构型为4d15s25．某元素位于周期表中36号元素之前，失去3个电子后，在角量子数为2的轨道上刚好半布满，该元素是什么？A．铬 B．钌 C．砷 D．铁D．铁。
Fe3+外围电子构型是3s23p63d56．下列元素中，哪一种元素外围电子构型中3d全满，4s半布满？A．汞 B．银 C．铜 D．镍C．3d全满为3d10，4s半满为4s1，具有外电子构型为3d104s1的元素是IB族铜7．外围电子构型为4f75d16s2的元素在周期表中应在什么位置？A．第四周期ⅦB族 B．第五周期ⅢB族C．第六周期ⅦB族 D．第六周期ⅢB族D．第六周期ⅢB族，由于内层4f未填满，该元素必然是镧系元素钆8．下列四种元素的电子构型中，其电子构型的离子状态在水溶液中呈无色的是哪一种？A．2，8，18，1 B．2，8，14，2C．2，8，16，2 D．2，8，18，2D．最外层具有2（s2），8（s2p6），18（s2p6d10）和18+2等稳定构造类型离子一般都没有颜色，由于在这些构造中，电子所处的状态比较稳定，一般可见光难以激发它们，因而不显颜色。
9．如果发现 114号元素，该元素应属下列的哪一周期哪一族？A．第八周期ⅢA族 B．第六周期ⅤA族C．第七周期ⅣB族 D．第七周期ⅣA族D．原子序数为114的元素，其电子层构造也许为（Rn）7s25f146d107p2，它属于第七周期第四主族10．第二周期各对元素的第一电离能大小顺序如下，其错误的是哪一组？A．Li＜Be B．B＜C C．N＜O D．F＜NeC．应N＞O周期表中同一周期电离能有些曲折变化按照洪特规则，等价轨道全满（p6，d10），半满（p3，d5）和全空（p0，d0）是相对稳定的在第二周期中， N有较高的第一电离能是由于N原子为p3半布满之故11．外层电子构型为3d54s1的元素是 ， T1+ 离子的价电子构型是____ 。
