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1、原子核外電子排布規(guī)律能量最低原理:電子層劃分為klmopq,對(duì)應(yīng)電子層能量增大;原子核外電子排布按照能量較低者低優(yōu)先排布原則.每個(gè)電子層最多只能容納2n2個(gè)電子。 最外層最多只能容納 8個(gè)電子(k層為最外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè)) 次外層最多只能容納18個(gè)電子(k層為次外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè) 倒數(shù)第三層最多只能容納32個(gè)電子注意:多條規(guī)律必須同時(shí)兼顧。 簡(jiǎn)單例子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)離子的電子排布:主族元素陽(yáng)離子跟上一周期稀有氣體的電子層排布相同,如鈉離子、鎂離子、鋁離子和氖的核外電子排布是相同的。 陰離子更同一周期稀有氣體的電子排布相同:負(fù)氧離子,氟離子和氖的核外電子排布是相同的。(2)等電子粒子(注意主要
2、元素在周期表中的相對(duì)位置) 10電子粒子:ch、n、nh、nh、nh、o、oh、ho、ho、f、hf、ne、na、mg、al等。 18電子粒子:sih、p、ph、s、hs、hs、cl、hcl、ar、k、ca、ph等。 特殊情況:f、ho、ch、choh 核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的陽(yáng)離子有:na、nh、ho等;陰離子有:f、oh、nh; hs、cl等。前18號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性:(1)原子核中無(wú)中子的原子:h (2)最外層有1個(gè)電子的元素:h、 li、na;最外層有2個(gè)電子的元素:be、mg、he(3)最外層電子總數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素:be、ar(4)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)2倍的
3、元素:c ;是次外層電子數(shù)3倍的元素:o ;是次外層電子數(shù)4倍的元素:ne (5)最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)一半的元素:li、p(6)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素:h、be、al(7)電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素:be(8)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:li、si元素周期表的規(guī)律:(1)最外層電子數(shù)大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素,最外層電子數(shù)為1或2的元素可能是主族、副族或0族元素,最外層電子數(shù)為8的元素是稀有氣體(he例外)(2)在元素周期表中,同周期的a、a族元素的原子序數(shù)差別有:第2、3周期(短周期)元素原子序數(shù)都相差1;第4、5周期相差11;第6、7周期相差2
4、5(3)同主族、鄰周期元素的原子序數(shù)差 位于過(guò)渡元素左側(cè)的主族元素,即a、a族,同主族、鄰周期元素原子序數(shù)之差為下一周期元素所在周期所含元素總數(shù);相差的數(shù)分別為2,8,8,18,18,32 位于過(guò)渡元素左側(cè)的主族元素,即aa族,同主族、鄰周期元素原子序數(shù)之差為下一周期元素所在周期所含元素種數(shù)。例如,氯和溴的原子序數(shù)之差為35-17=18(溴所在第四周期所含元素的種數(shù))。相差的數(shù)分別為8,18,18,32,32. 同主族非縣令的原子序數(shù)差為上述連續(xù)數(shù)的加和,如h和cs的原子序數(shù)為2+8+8+18+18=54(4)元素周期表中除族元素之外,原子序數(shù)為奇數(shù)(偶數(shù))的元素,所屬所在族的序數(shù)及主要化合價(jià)
5、也為奇數(shù)(偶數(shù))。如:氯元素的原子序數(shù)為17,而其化合價(jià)有-1、+1、+3、 +5、+7 ,最外層有7個(gè)電子,氯元素位于a族;硫元素的原子序數(shù)為16,而其化合價(jià)有-2、+4、+6價(jià),最外層有6個(gè)電子,硫元素位于a族。(5)元素周期表中金屬盒非金屬元素之間有一分界線,分界線右上方的元素為非金屬元素,分界線左下方的元素為非金屬元素(h除外),分界線兩邊的元素一般既有金屬性也有非金屬性。每周期的最右邊金屬的族序數(shù)與周期序數(shù)相等,如:al為第三周期a族。元素周期律:(1)原子半徑的變化規(guī)律:同周期主族元素自左向右,原子半徑逐漸增大;同主族元素自上而下,原子半徑逐漸增大。(2)元素化合價(jià)的變化規(guī)律:同周
6、期自左向右,最高正價(jià):+1+7,最高正價(jià)=主族序數(shù)(o、f除外),負(fù)價(jià)由-4-1,非金屬負(fù)價(jià)=-(8-族序數(shù))(3)元素的金屬性:同周期自左向右逐漸減弱;同主族自上而下逐漸增強(qiáng)。(4)元素的非金屬性:同周期制作仙游逐漸增強(qiáng);同主族自上而下逐漸減弱。(5)最高價(jià)化合物對(duì)應(yīng)水化物的酸、堿性:同周期自左向右酸性逐漸增強(qiáng),堿性逐漸減弱;同主族自上而下酸性逐漸減弱,堿性逐漸增強(qiáng)。(6)非金屬氣態(tài)氫化物的形成難以、穩(wěn)定性:同周期自左向右形成由難到易,穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng);同主族自上而下形成由易到難,穩(wěn)定性逐漸減弱。原子核外電子按照軌道式排布時(shí)遵守下列次序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d
7、6p7s5f6d7p規(guī)律總結(jié):s有1個(gè)軌道,最多容納2個(gè)電子 p有3個(gè)軌道,最多容納6個(gè)電子 d有5個(gè)軌道,最多容納10個(gè)電子 f 有7個(gè)軌道,最多容納14個(gè)電子 每一個(gè)軌道可以容納兩個(gè)自選方向相反的電子 spd (n+1)sn d (n+1)p(n+2)sn f(n+1)d原子核外電子排布規(guī)律 1、泡利不相容原理:每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)電子,且自旋相反配對(duì) 2、能量最低原理:電子盡可能占據(jù)能量最低的軌道 3、洪特規(guī)則:簡(jiǎn)并軌道(能級(jí)相同的軌道)只有被電子逐一自旋平行地占據(jù)后,才能容納第二個(gè)電子 另外:等價(jià)軌道在全充滿、半充滿或全空的狀態(tài)是比較穩(wěn)定的,亦即下列電子結(jié)構(gòu)是比較穩(wěn)定的: 全充滿-
8、p6或d10 或f14 半充滿-p3或d5或f7 全空-p0 或d0或 f0 還有少數(shù)元素(如某些原子序數(shù)較大的過(guò)渡元素和鑭系、錒系中的某些元素)的電子排布更為復(fù)雜,既不符合鮑林能級(jí)圖的排布順序,也不符合全充滿、半充滿及全空的規(guī)律。而這些元素的核外電子排布是由光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)得出的,我們應(yīng)該尊重光譜實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 對(duì)于核外電子排布規(guī)律,只要掌握一般規(guī)律,注意少數(shù)例外即可。 處于穩(wěn)定狀態(tài)的原子,核外電子將盡可能地按能量最低原理排布,另外,由于電子不可能都擠在一起,它們還要遵守保里不相容原理和洪特規(guī)則,一般而言,在這三條規(guī)則的指導(dǎo)下,可以推導(dǎo)出元素原子的核外電子排布情況,在中學(xué)階段要求的前36號(hào)元素里,沒(méi)
9、有例外的情況發(fā)生。 1最低能量原理 電子在原子核外排布時(shí),要盡可能使電子的能量最低。怎樣才能使電子的能量最低呢?比方說(shuō),我們站在地面上,不會(huì)覺得有什么危險(xiǎn);如果我們站在20層樓的頂上,再往下看時(shí)我們心理感到害怕。這是因?yàn)槲矬w在越高處具有的勢(shì)能越高,物體總有從高處往低處的一種趨勢(shì),就像自由落體一樣,我們從來(lái)沒(méi)有見過(guò)物體會(huì)自動(dòng)從地面上升到空中,物體要從地面到空中,必須要有外加力的作用。電子本身就是一種物質(zhì),也具有同樣的性質(zhì),即它在一般情況下總想處于一種較為安全(或穩(wěn)定)的一種狀態(tài)(基態(tài)),也就是能量最低時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)有外加作用時(shí),電子也是可以吸收能量到能量較高的狀態(tài)(激發(fā)態(tài)),但是它總有時(shí)時(shí)刻刻想回
10、到基態(tài)的趨勢(shì)。一般來(lái)說(shuō),離核較近的電子具有較低的能量,隨著電子層數(shù)的增加,電子的能量越來(lái)越大;同一層中,各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。這兩種作用的總結(jié)果可以得出電子在原子核外排布時(shí)遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p 2保里不相容原理 我們已經(jīng)知道,一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要從4個(gè)方面來(lái)進(jìn)行描述,即它所處的電子層、電子亞層、電子云的伸展方向以及電子的自旋方向。在同一個(gè)原子中沒(méi)有也不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在,這就是保里不相容原理所告訴大家的。根據(jù)這個(gè)規(guī)則,如果兩個(gè)電子處于同一軌道,那么,這兩個(gè)電子的自旋方向必定相反。也就是說(shuō),每一個(gè)軌道中只能容納兩個(gè)自
11、旋方向相反的電子。這一點(diǎn)好像我們坐電梯,每個(gè)人相當(dāng)于一個(gè)電子,每一個(gè)電梯相當(dāng)于一個(gè)軌道,假設(shè)電梯足夠小,每一個(gè)電梯最多只能同時(shí)供兩個(gè)人乘坐,而且乘坐時(shí)必須一個(gè)人頭朝上,另一個(gè)人倒立著(為了充分利用空間)。根據(jù)保里不相容原理,我們得知:s亞層只有1個(gè)軌道,可以容納兩個(gè)自旋相反的電子;p亞層有3個(gè)軌道,總共可以容納6個(gè)電子;f亞層有5個(gè)軌道,總共可以容納10個(gè)電子。我們還得知:第一電子層(k層)中只有1s亞層,最多容納兩個(gè)電子;第二電子層(l層)中包括2s和2p兩個(gè)亞層,總共可以容納8個(gè)電子;第3電子層(m層)中包括3s、3p、3d三個(gè)亞層,總共可以容納18個(gè)電子第n層總共可以容納2n2個(gè)電子。
12、3洪特規(guī)則 從光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來(lái)的洪特規(guī)則有兩方面的含義:一是電子在原子核外排布時(shí),將盡可能分占不同的軌道,且自旋平行;洪特規(guī)則的第二個(gè)含義是對(duì)于同一個(gè)電子亞層,當(dāng)電子排布處于 全滿(s2、p6、d10、f14) 半滿(s1、p3、d5、f7) 全空(s0、p0、d0、f0)時(shí)比較穩(wěn)定。這類似于我們坐電梯的情況中,要么電梯是空的,要么電梯里都有一個(gè)人,要么電梯里都擠滿了兩個(gè)人,大家都覺得比較均等,誰(shuí)也不抱怨誰(shuí);如果有的電梯里擠滿了兩個(gè)人,而有的電梯里只有一個(gè)人,或有的電梯里有一個(gè)人,而有的電梯里沒(méi)有人,則必然有人產(chǎn)生抱怨情緒,我們稱之為不穩(wěn)定狀態(tài)。 二、核外電子排布的方法 對(duì)于某元素原子的核
13、外電子排布情況,先確定該原子的核外電子數(shù)(即原子序數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)),如24號(hào)元素鉻,其原子核外總共有24個(gè)電子,然后將這24個(gè)電子從能量最低的1s亞層依次往能量較高的亞層上排布,只有前面的亞層填滿后,才去填充后面的亞層,每一個(gè)亞層上最多能夠排布的電子數(shù)為:s亞層2個(gè),p亞層6個(gè),d亞層10個(gè),f亞層14個(gè)。最外層電子到底怎樣排布,還要參考洪特規(guī)則,如24號(hào)元素鉻的24個(gè)核外電子依次排列為 1s22s22p63s23p64s23d4 根據(jù)洪特規(guī)則,d亞層處于半充滿時(shí)較為穩(wěn)定,故其排布式應(yīng)為: 1s22s22p63s23p64s13d5 最后,按照人們的習(xí)慣“每一個(gè)電子層不分隔開來(lái)”,改寫成
14、 1s22s22p63s23p63d54s1 即可。原子核外電子排布應(yīng)遵循的三大規(guī)律 (一) 泡利不相容原理:1在同一個(gè)原子里,沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四個(gè)方面完全相同的電子存在,這個(gè)結(jié)論叫泡利不相容原理。2根據(jù)這個(gè)原理,如果有兩個(gè)電子處于一個(gè)軌道(即電子層 電子亞層 電子云的伸展方向都相同的軌道),那么這兩個(gè)電子的自旋方向就一定相反。3各個(gè)電子層可能有的最多軌道數(shù)為 ,每個(gè)軌道只能容納自旋相反的兩個(gè)電子,各電子層可容納的電子總數(shù)為2個(gè)。(二) 能量最低原理:1在核外電子的排布中,通常狀況下,電子總是盡先占有能量最低的原子軌道,只有當(dāng)這些原子軌道占滿后,電子才依次進(jìn)入能量較高的原子軌道,這個(gè)規(guī)律叫能量最低原理 。2能級(jí):就是把原子中不同電子層和亞層按能量高低排布成順序,象臺(tái)階一樣叫做能級(jí)。(1) 同一電子層中各亞層的能級(jí)不相同,它們是按s,p,d,f的次序增高。不同亞層:ns np nd nf(2) 在同一個(gè)原子中,不同電子層的能級(jí)不同。離核越近,n越小的電子層能級(jí)越低。同中亞層:1s 2s 3s;1p 2pe4s , e4d e5s,n3時(shí)
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