第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一.原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
電子層(能層):根據(jù)電子的能量差異和主要運動區(qū)域的不同,核外電子分別處于不同的電子層.原子由里向外對應(yīng)的電子層符號分別為K、L、M、N、O、P、Q.
原子軌道(能級即亞層):處于同一電子層的原子核外電子,也可以在不同類型的原子軌道上運動,分別用s、p、d、f表示不同形狀的軌道,s軌道呈球形、p軌道呈紡錘形,d軌道和f軌道較復(fù)雜.各軌道的伸展方向個數(shù)依次為1、3、5、7.
1. 能級與能層
電子云:用小黑點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機會大小所得的圖形叫電子云圖.離核越近,電子出現(xiàn)的機會大,電子云密度越大;離核越遠,電子出現(xiàn)的機會小,電子云密度越小.
2.原子軌道:
3.原子核外電子排布規(guī)律
⑴構(gòu)造原理:隨著核電荷數(shù)遞增,大多數(shù)元素的電中性基態(tài)原子的電子按右圖順序填入核外電子運動軌道(能級),叫做構(gòu)造原理。
能級交錯:由構(gòu)造原理可知,電子先進入4s軌道,后進入3d軌道,這種現(xiàn)象叫能級交錯。
說明:構(gòu)造原理并不是說4s能級比3d能級能量低(實際上4s能級比3d能級能量高),而是指這樣順序填充電子可以使整個原子的能量最低。也就是說,整個原子的能量不能機械地看做是各電子所處軌道的能量之和。
?。?)能量最低原理
現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論證實,原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài),簡稱能量最低原理。
構(gòu)造原理和能量最低原理是從整體角度考慮原子的能量高低,而不局限于某個能級。
(3)泡利(不相容)原理:基態(tài)多電子原子中,不可能同時存在4個量子數(shù)完全相同的電子。換言之,一個軌道里最多只能容納兩個電子,且電旋方向相反(用“↑↓”表示),這個原理稱為泡利(Pauli)原理。
?。?)洪特規(guī)則:當電子排布在同一能級的不同軌道(能量相同)時,總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,而且自旋方向相同,這個規(guī)則叫洪特(Hund)規(guī)則。比如,p3的軌道式為或,而不是。
洪特規(guī)則特例:當p、d、f軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時,原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時,是較穩(wěn)定狀態(tài)。
前36號元素中,全空狀態(tài)的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0;半充滿狀態(tài)的有:7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3;全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。
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