原子核外电子排布依据是什么如每层电子数最大值是如何确定的,为什么次外层最多18个等.
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/15 05:12:20
原子核外电子排布依据是什么如每层电子数最大值是如何确定的,为什么次外层最多18个等.
原子核外电子排布依据是什么
如每层电子数最大值是如何确定的,为什么次外层最多18个等.
原子核外电子排布依据是什么如每层电子数最大值是如何确定的,为什么次外层最多18个等.
电子原子核外电子的排布应遵循以下三个原理:
①能量最低原理:核外电子总是首先占据能量最低的轨道.按照近似能级图,电子由低到高进入轨道的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p.因能级交错,其中E4s>E3d,电子先排满4s后再进入3d.例如:钪元素核外21个电子依次填充的轨道为1s22s22p63s23p64s23d1.
②保里不相容原理:在同一原子中没有运动状态完全相同的电子,即同一个原子中的电子描述其运动状态的四个方面不可能完全相同.在同一轨道上的电子必须自旋方向相反,每个轨道只能容纳2个电子.根据保里不相容原理,各电子层最多容纳的电子总数为2n2.周期表中各周期含有元素的数目以及填充的能级如下:
周期数
元素数
所填充的能级
一
2
1s
二
8
2s、2p
三
8
3s、3p
四
18
4s、3d、4p
五
18
5s、4d、5p
六
32
6s、4f、5d、6p
七(未填满)
32(理论预测)
7s、5f、6d、7p(理论预测)
③洪特规则:电子进入同一亚层的各个轨道(也称等价轨道)时,总是尽先分占不同轨道而且自旋方向相同.例如氮原子核外电子排布的轨道表示式为:
N原子的价电子中有3个未成对电子,这与N原子的成键情况和化合物的组成结构有密切的关系.洪特还指出等价轨道上的电子排布处于以下状态比较稳定:a.全充满(p6、d10、f14)、b.半充满(p3、d5、f7)、c.全空(p0、d0,f0).这是由原子核外电子排列的所遵循的能量最低原理决定的.在各层中,离原子核远,电子的能量越大,电子都首先排满能量低的运行轨道,这样排列到到最外层时,能量最低的轨道只有八个,如果电子多于八个,还有比此能量要求低的轨道(同一层也因轨道不同而能量不同)可以排布电子.因此,就造成了最外层电子最多只能有八个.
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)层出现前,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,因此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,当第六层出现之前,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.
拥有7层电子的元素,在元素周期表第7周期
核外电子排布中,每层中还分为若干亚层,
我们知道的KLMNOP是我们知道的核外电子层,在每一层中,还可以分为s,p,d,f亚层。
而s轨道最多是2个
P轨道最多6个
d轨道最多10个
F轨道最多14个
K层中,只含有S轨道的亚层电子,因此K层电子最多只能排2个
L层中,含S、p两个亚层,因此最多可以排8个
………………
电子总...
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核外电子排布中,每层中还分为若干亚层,
我们知道的KLMNOP是我们知道的核外电子层,在每一层中,还可以分为s,p,d,f亚层。
而s轨道最多是2个
P轨道最多6个
d轨道最多10个
F轨道最多14个
K层中,只含有S轨道的亚层电子,因此K层电子最多只能排2个
L层中,含S、p两个亚层,因此最多可以排8个
………………
电子总是从内层排到外层,按照能量最低原则排列。
最好建议看一下大学结构化学内容。
http://baike.baidu.com/view/83831.htm里面有不少内容,你可以看一下
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都是量子力学算出来的,你先记着,到大学了再好好学习吧。
当然看一些浅显的量子书也很好
核外电子排布原理一——最低能量原理
电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低。怎样才能使电子的能量最低呢?比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在20层楼的顶上,再往下看时我们心理感到害怕。这是因为物体在越高处具有的势能越高,物体总有从高处往低处的一种趋势,就像自由落体一样,我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中,物体要从地面到空中,必须要有外加力的作用。电子...
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核外电子排布原理一——最低能量原理
电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低。怎样才能使电子的能量最低呢?比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在20层楼的顶上,再往下看时我们心理感到害怕。这是因为物体在越高处具有的势能越高,物体总有从高处往低处的一种趋势,就像自由落体一样,我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中,物体要从地面到空中,必须要有外加力的作用。电子本身就是一种物质,也具有同样的性质,即它在一般情况下总想处于一种较为安全(或稳定)的一种状态(基态),也就是能量最低时的状态。当有外加作用时,电子也是可以吸收能量到能量较高的状态(激发态),但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……
核外电子排布原理二——保里不相容原理
我们已经知道,一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在,这就是保里不相容原理所告诉大家的。根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说,每一个轨道中最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。这一点好像我们坐电梯,每个人相当于一个电子,每一个电梯相当于一个轨道,假设电梯足够小,每一个电梯最多只能同时供两个人乘坐,而且乘坐时必须一个人头朝上,另一个人倒立着(为了充分利用空间)。根据保里不相容原理,我们得知:s亚层只有1个轨道,最多可以容纳两个自旋相反的电子;p亚层有3个轨道,最多可以容纳6个电子;d亚层有5个轨道,最多可以容纳10个电子;f亚层有7个轨道,最多可以容纳14个电子。我们还得知:第一电子层(K层)中只有1s亚层,最多容纳两个电子;第二电子层(L层)中包括2s和2p两个亚层,总共可以容纳8个电子;第3电子层(M层)中包括3s、3p、3d三个亚层,总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n2个电子。
核外电子排布原理三——洪特规则
从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义:一是电子在原子核外排布时,将尽可能分占不同的轨道,且自旋平行;洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层,当电子排布处于
全满(s2、p6、d10、f14)
半满(s1、p3、d5、f7)
全空(s0、p0、d0、f0)时比较稳定。这类似于我们坐电梯的情况中,要么电梯是空的,要么电梯里都有一个人,要么电梯里都挤满了两个人,大家都觉得比较均等,谁也不抱怨谁;如果有的电梯里挤满了两个人,而有的电梯里只有一个人,或有的电梯里有一个人,而有的电梯里没有人,则必然有人产生抱怨情绪,我们称之为不稳定状态。
核外电子排布的方法
对于某元素原子的核外电子排布情况,先确定该原子的核外电子数(即原子序数、质子数、核电荷数),如24号元素铬,其原子核外总共有24个电子,然后将这24个电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布,只有前面的亚层填满后,才去填充后面的亚层,每一个亚层上最多能够排布的电子数为:s亚层2个,p亚层6个,d亚层10个,f亚层14个。 最外层电子到底怎样排布,还要参考洪特规则,如24号元素铬的24个核外电子依次排列为
1s22s22p63s23p64s23d4
根据洪特规则,d亚层处于半充满时较为稳定,故其排布式应为:
1s22s22p63s23p64s13d5
最后,按照人们的习惯“每一个电子层不分隔开来”,改写成
1s22s22p63s23p63d54s1
即可。
核外电子排布在中学化学中的应用
1.原子的核外电子排布与轨道表示式、原子结构示意图的关系:原子的核外电子排布式与轨道表示式描述的内容是完全相同的,相对而言,轨道表示式要更加详细一些,它既能明确表示出原子的核外电子排布在哪些电子层、电子亚层上, 还能表示出这些电子是处于自旋相同还是自旋相反的状态,而核外电子排布式不具备后一项功能。原子结构示意图中可以看出电子在原子核外分层排布的情况,但它并没有指明电子分布在哪些亚层上,也没有指明每个电子的自旋情况,其优点在于可以直接看出原子的核电荷数(或核外电子总数)。
2.原子的核外电子排布与元素周期律的关系
在原子里,原子核位于整个原子的中心,电子在核外绕核作高速运动,因为电子在离核不同的区域中运动,我们可以看作电子是在核外分层排布的。按核外电子排布的3条原则将所有原子的核外电子排布在该原子核的周围,发现核外电子排布遵守下列规律:原子核外的电子尽可能分布在能量较低的电子层上(离核较近);若电子层数是n,这层的电子数目最多是2n2个;无论是第几层,如果作为最外电子层时,那么这层的电子数不能超过8个,如果作为倒数第二层(次外层),那么这层的电子数便不能超过18个。这一结果决定了元素原子核外电子排布的周期性变化规律,按最外层电子排布相同进行归类,将周期表中同一列的元素划分为一族;按核外电子排布的周期性变化来进行划分周期
如第一周期中含有的元素种类数为2,是由1s1~2决定的
第二周期中含有的元素种类数为8,是由2s1~22p0~6决定的
第三周期中含有的元素种类数为8,是由3s1~23p0~6决定的
第四周期中元素的种类数为18,是由4s1~23d0~104p0~6决定的。
由此可见,元素原子核外电子排布的规律是元素周期表划分的主要依据,是元素性质周期性变化的根本所在。对于同族元素而言,从上至下,随着电子层数增加,原子半径越来越大,原子核对最外层电子的吸引力越来越小,最外层电子越来越容易失去,即金属性越来越强;对于同周期元素而言,随着核电荷数的增加,原子核对外层电子的吸引力越来越强,使原子半径逐渐减小,金属性越来越差,非金属性越来越强。
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