原子核外电子排布规律.doc

(完整版)原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律能量最低原理:电子层划分为KLMOPQ，对应电子层能量增大;原子核外电子排布按照能量较低者低优先排布原则。每个电子层最多只能容纳2n2个电子.最外层最多只能容纳8个电子（K层为最外层时不能超过2个）次外层最多只能容纳18个电子（K层为次外层时不能超过2个倒数第三层最多只能容纳32个电子注意：多条规律必须同时兼顾。简单例子的结构特点：（1)离子的电子排布:主族元素阳离子跟上一周期稀有气体的电子层排布相同，如钠离子、镁离子、铝离子和氖的核外电子排布是相同的。阴离子更同一周期稀有气体的电子排布相同：负氧离子,氟离子和氖的核外电子排布是相同的。（2）等电子粒子（注意主要元素在周期表中的相对位置)10电子粒子:CH4、N-3、NH-2、NH3、NH+4、O-2、OH-、H2O、H3O+、F-、HF、Ne、Na+、Mg+2、Al+3等。18电子粒子:SiH4、P-3、PH3、S-2、HS-、H2S、Cl-、HCl、Ar、K+、Ca+2、PH+4等.特殊情况：F2、H2O2、C2H6、CH3OH核外电子总数及质子总数均相同的阳离子有:Na+、NH+4、H3O+等；阴离子有：F-、OH-、NH-2;HS-、Cl-等。前18号元素原子结构的特殊性：（1)原子核中无中子的原子:11H(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na;最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He（3）最外层电子总数等于次外层电子数的元素:Be、Ar(4)最外层电子数等于次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素:O；是次外层电子数4倍的元素：Ne（5)最外层电子数是内层电子数一半的元素：Li、P（6）电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al（7）电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be（8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si元素周期表的规律：（1）最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素，最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族元素，最外层电子数为8的元素是稀有气体（He例外）（2）在元素周期表中,同周期的A、A族元素的原子序数差别有：第2、3周期(短周期）元素原子序数都相差1;第4、5周期相差11；第6、7周期相差25（3）同主族、邻周期元素的原子序数差位于过渡元素左侧的主族元素，即A、A族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素总数；相差的数分别为2，8，8，18,18，32位于过渡元素左侧的主族元素，即AA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数。例如，氯和溴的原子序数之差为3517=18（溴所在第四周期所含元素的种数）。相差的数分别为8,18,18，32，32。同主族非县令的原子序数差为上述连续数的加和，如H和Cs的原子序数为2+8+8+18+18=54(4)元素周期表中除族元素之外，原子序数为奇数（偶数)的元素，所属所在族的序数及主要化合价也为奇数(偶数)。如：氯元素的原子序数为17，而其化合价有1、+1、+3、+5、+7，最外层有7个电子，氯元素位于A族;硫元素的原子序数为16，而其化合价有2、+4、+6价，最外层有6个电子，硫元素位于A族。（5）元素周期表中金属盒非金属元素之间有一分界线，分界线右上方的元素为非金属元素，分界线左下方的元素为非金属元素（H除外),分界线两边的元素一般既有金属性也有非金属性。每周期的最右边金属的族序数与周期序数相等，如：Al为第三周期A族.元素周期律：(1）原子半径的变化规律：同周期主族元素自左向右,原子半径逐渐增大；同主族元素自上而下，原子半径逐渐增大。(2）元素化合价的变化规律:同周期自左向右,最高正价:+1+7,最高正价=主族序数（O、F除外），负价由4-1,非金属负价=-（8族序数）（3）元素的金属性:同周期自左向右逐渐减弱；同主族自上而下逐渐增强.（4）元素的非金属性:同周期制作仙游逐渐增强；同主族自上而下逐渐减弱。（5）最高价化合物对应水化物的酸、碱性:同周期自左向右酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱；同主族自上而下酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强。（6）非金属气态氢化物的形成难以、稳定性：同周期自左向右形成由难到易,稳定性逐渐增强;同主族自上而下形成由易到难，稳定性逐渐减弱。原子核外电子按照轨道式排布时遵守下列次序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p规律总结：s有1个轨道，最多容纳2个电子p有3个轨道,最多容纳6个电子d有5个轨道，最多容纳10个电子f有7个轨道，最多容纳14个电子每一个轨道可以容纳两个自选方向相反的电子spd（N+1）sNd(N+1)p(N+2）sNf(N+1)d原子核外电子排布规律1、泡利不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道3、洪特规则：简并轨道(能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子另外:等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的,亦即下列电子结构是比较稳定的:全充满-p6或d10或f14半充满-p3或d5或f7全空-p0或d0或f0还有少数元素(如某些原子序数较大的过渡元素和镧系、锕系中的某些元素）的电子排布更为复杂，既不符合鲍林能级图的排布顺序，也不符合全充满、半充满及全空的规律。而这些元素的核外电子排布是由光谱实验结构得出的，我们应该尊重光谱实验事实.对于核外电子排布规律，只要掌握一般规律，注意少数例外即可。处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按能量最低原理排布，另外,由于电子不可能都挤在一起，它们还要遵守保里不相容原理和洪特规则，一般而言,在这三条规则的指导下，可以推导出元素原子的核外电子排布情况，在中学阶段要求的前36号元素里，没有例外的情况发生.1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、4p2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，可以容纳两个自旋相反的电子；p亚层有3个轨道，总共可以容纳6个电子；f亚层有5个轨道，总共可以容纳10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3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.二、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即可原子核外电子排布应遵循的三大规律一)泡利不相容原理： 1在同一个原子里，没有运动状态四个方面完全相同的电子存在，这个结论叫泡利不相容原理. 2根据这个原理，如果有两个电子处于一个轨道（即电子层电子亚层电子云的伸展方向都相同的轨道），那么这两个电子的自旋方向就一定相反。 3各个电子层可能有的最多轨道数为，每个轨道只能容纳自旋相反的两个电子，各电子层可容纳的电子总数为 2 个。（二)能量最低原理: 1在核外电子的排布中,通常状况下，电子总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当这些原子轨道占满后,电子才依次进入能量较高的原子轨道，这个规律叫能量最低原理。2能级：就是把原子中不同电子层和亚层按能量高低排布成顺序,象台阶一样叫做能级.（1）同一电子层中各亚层的能级不相同，它们是按s，p，d,f的次序增高. 不同亚层：nsnpndnf （2）在同一个原子中,不同电子层的能级不同。离核越近，n越小的电子层能级越低。 同中亚层:1s2sE5S，n3时有能级交错现象。3电子填入原子轨道顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p，能级由低渐高. （三）洪特规则： 1在同一亚层中的各个轨道上，电子的排布尽可能单独分占不同的轨道，而且自旋方向相同，这样排布整个原子能量最低.2轨道表示式和电子排布式： 轨道表示式： 一个方框表示一个轨道 电子排布式：亚层符号右上角的数字表示该亚层轨道中电子的数目3洪特规则的特例： 同一电子亚层中当电子排布全充满、半充满、全空比较稳定。