11原子結(jié)構(gòu)原子核外電子排布課件

Chapter1物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律1.1原子結(jié)構(gòu)原子核外電子排布Chapter1物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律1.1原子結(jié)構(gòu)原1核外電子排布1第一層第二層第三層第四層第五層第六層第七層KLMNOPQ在含有多個(gè)電子的原子里，電子的能量并不相同。能量低的電子通常在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，能量高的電子通常在離和核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。通常用電子層來表示這種離核遠(yuǎn)近的不同區(qū)域。能量逐漸升高核外電子排布1第一層第二層第三層第四層第五層第六層2核外電子排布規(guī)律規(guī)律1:各電子層最多可容納的電子數(shù)為

2n2（n表示電子層序數(shù)）；規(guī)律2：原子核外電子排布時(shí)，最外層不超過8個(gè)電子，次外層不超過18

個(gè)，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。電子層KLMNO容納最多電子數(shù)28183250

核外電子排布規(guī)律規(guī)律1:各電子層最多可容納的電子數(shù)為3核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性2光的波粒二象性光的波動(dòng)性:光在傳播過程中會(huì)產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，具有波的特性；光的粒子性：光在與實(shí)物作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子的特性。

光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，為說明光的一切行為，只能說光具有波粒二象性。核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性2光的波粒二象性光的波動(dòng)性:光在傳4電子的波粒二象性

1923年德布羅依（deBroglie）在光的波粒二象性的啟發(fā)下，大膽預(yù)言了電子也具有波粒二象性，并推導(dǎo)出德布羅依關(guān)系式：λ=h/P=h/mv

h:普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·s德布羅意L.deBroglie法國(guó)物理學(xué)家獲1929年Nobel物理獎(jiǎng)電子的波粒二象性1923年德布羅依（deBroglie5Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理具有波粒二象性的微觀粒子，不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)其位置和速度（動(dòng)量）。如果微粒的運(yùn)動(dòng)位置測(cè)得愈準(zhǔn)確，則相應(yīng)的速度愈不易測(cè)準(zhǔn)，反之亦然。海森堡WernerCarlHeisenberg1902-1972德國(guó)物理學(xué)家獲1932年Nobel物理獎(jiǎng)Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理具有波粒二象性的微觀粒子，不能6式中

x表示位置測(cè)不準(zhǔn)量，P表示動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)量，h為普朗克常數(shù)(6.62610-34J·s)，為圓周率，m為質(zhì)量，v表示速度的測(cè)不準(zhǔn)量。Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理式中Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理7電子云的概念假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。并將這樣數(shù)百萬張照片重疊，得到如下的統(tǒng)計(jì)效果圖，形象地稱為電子云圖。電子云沒有明確的邊界，在離核很遠(yuǎn)的地方，電子仍有出現(xiàn)的可能，但實(shí)際上在離核200~300pm以外的區(qū)域，電子出現(xiàn)的概率可以忽略不計(jì)。核外電子運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2電子云的概念假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。8四

個(gè)

量

子

數(shù)主量子數(shù)n[1，2，3，4…]角量子數(shù)l[0，1，2，3，…(n-1)，共n

個(gè)取值]磁量子數(shù)m[0，1，2，…，l，共2l+1個(gè)取值]自旋量子數(shù)ms[?]核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述四

個(gè)

量

子

數(shù)主量子數(shù)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述9主量子數(shù)—

n取值1,2,3,4,…n為正整數(shù)(自然數(shù))能量量子化光譜學(xué)上用K,L,M,N,…表示意義：

表示電子離核平均距離遠(yuǎn)近及電子能量高低的量子數(shù)。n=1表示第一層(K層)，能量最低，離核最近。n的數(shù)值大，電子距離原子核遠(yuǎn)，則具有較高的能量。主量子數(shù)—n取值1,2,3,4,…n為正整10主量子數(shù)n1234567···電子層一二三四五六七···符號(hào)KLMNOPQ···主量子數(shù)—

n主量子數(shù)n1234567···電子層一二三四五六七···符號(hào)11角量子數(shù)—l用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）形狀的，也是決定電子能量的次要因素。對(duì)于確定的主量子數(shù)n，角量子數(shù)l可以為0,1,2,3,4,…(n-1)，共n

個(gè)取值，光譜學(xué)上依次用s,p,d,f,g,…表示。意義

角量子數(shù)l決定原子軌道的形狀l01234…符號(hào)spdfg…角量子數(shù)—l用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）形12角量子數(shù)—ln=4時(shí)：l=0表示s軌道，能量最低，形狀為球形，即4s

軌道；l=1表示p軌道，形狀為啞鈴形，4p軌道；l=2表示d軌道，形狀為花瓣形，4d軌道；l=3表示f軌道，能量最高，形狀復(fù)雜,4f軌道角量子數(shù)—ln=4時(shí)：13磁量子數(shù)—m描述原子軌道（或電子云）在空間伸展方向的量子數(shù)。M取值：0,1,2,3,…l，共有（2l+1）個(gè)數(shù)值意義

m決定原子軌道的空間取向Eg.若l=3，則m=0,1,2,3共7個(gè)值。磁量子數(shù)—m描述原子軌道（或電子云）在空間伸展方向的量子數(shù)14磁量子數(shù)—m當(dāng)l=0時(shí)，m=0，即s亞層只有一個(gè)伸展方向；當(dāng)l=1時(shí)，m=-1,0,+1，即p亞層有3個(gè)伸展方向，分別沿直角坐標(biāo)系的x,y,z軸方向伸展，依次稱為px,py,pz;當(dāng)l=1時(shí)，m=-2，-1，0，+1，-1，-2，即d亞層有5個(gè)伸展方向，依次稱為dxy，dyz，dxz，dx2―y2，dz2;依此類推，軌道f亞層有7個(gè)伸展方向。磁量子數(shù)—m當(dāng)l=0時(shí)，m=0，即s亞層只有一個(gè)伸展方向；15原子軌道的空間取向原子軌道的空間取向16自旋量子數(shù)—ms描述電子自旋方式的量子數(shù)，用ms

表。ms稱為自旋量子數(shù)，取值只有兩個(gè)，+?和－?。電子的自旋方式只有兩種，通常用“”和“”表示順時(shí)針、逆時(shí)針。自旋量子數(shù)—ms描述電子自旋方式的量子數(shù)，用ms表17填充允許的量子數(shù)n=2l=()m=1ms=+1/2n=2l=1m=()ms=+1/2n=3l=0m=()ms=+1/2n=()l=2m=0ms=+1/2n=2l=()m=-1ms=+1/2n=4l=()m=0ms=+1/2n

=4

l

=2

m

=()

ms=1/210,±103100,1,2填充允許的量子數(shù)n=2l=()18n=2,l=1,m=0n=2,l=2,m=-1n=3,l=0,m=0n=3,l=1,m=1n=2,l=0,m=-1n=2,l=3,m=2合理l=1合理合理m=0或l=1l=0,1;m=0,1或n>3請(qǐng)找出不合理的量子數(shù)n=2,l=1,m=0合理請(qǐng)找出不合理的量子19填表735－1軌道個(gè)數(shù)312－0角量子數(shù)543－2主量子數(shù)存在存在存在不存在存在是否存在5f4p3d2d2s電子組態(tài)填表735－1軌道個(gè)數(shù)312－0角量子數(shù)543－2主量子數(shù)存20近似能級(jí)圖近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低順序排列的，能量相近的劃為一組，成為能級(jí)組，共七個(gè)能級(jí)組。能級(jí)組的存在，是周期表中化學(xué)元素可劃分為各個(gè)周期及每個(gè)周期應(yīng)有元素?cái)?shù)目的根本原因。對(duì)于4、5、6、7能級(jí)組，在一個(gè)能級(jí)中包含不同電子層的能級(jí)現(xiàn)象稱為能級(jí)交錯(cuò)近似能級(jí)圖近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低順序排列的，能量相21多電子原子中的能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象多電子原子中的能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象22l相同，n越大，能量越高Eg.E1s<E2s<E3s<E4s;E2p<E3p<E4p<E5p.n相同，l越大，能量越高同一主層中各亞層能級(jí)產(chǎn)生差別的現(xiàn)象叫做能級(jí)分裂.Eg.E2s<E2p;Ens<Enp<Endn、l都不同，比較原子能量使用(n+0.7l)：(n+0.7l)越小，能量越低；比較離子能量使用(n+0.4l).近似能級(jí)圖l相同，n越大，能量越高近似能級(jí)圖23能級(jí)交錯(cuò)：指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反而低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。Eg.4s反而比3d的能量小，填充電子時(shí)應(yīng)先充滿4s而后才填入3d軌道。1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f……近似能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)：指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反而低于電子層數(shù)較小24

n=1,2,3,4,5,6,7電子層KLMNOPQn=1,2,3,4,5,6,725

鉆穿效應(yīng)

屏蔽效應(yīng)

為什么會(huì)發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)呢？為什么會(huì)發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)呢？26屏蔽效應(yīng)因電子之間的相互排斥而使核對(duì)外層電子的吸引被減弱的作用稱為屏蔽效應(yīng)（或屏蔽作用）。多電子原子中，電子運(yùn)動(dòng)的能量用“中心勢(shì)場(chǎng)模型”近似處理：每個(gè)電子都在核和其余電子所構(gòu)成的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其余電子對(duì)該選定的電子的排斥作用看作相當(dāng)于個(gè)電子電荷是從原子中心產(chǎn)生的，相當(dāng)于核電荷數(shù)減少了個(gè)z’＝z–σz’:有效核電荷；z:核電荷數(shù);:屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù)與其余電子的多少及它們所處軌道，以及選定電子所在軌道有關(guān)。屏蔽效應(yīng)因電子之間的相互排斥而使核對(duì)外層電子的吸引被減弱的作27內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用較大，外層電子對(duì)較內(nèi)層電子近似看作不屏蔽,σ=0。n越小，屏蔽作用越大K>L>M>N···（1）同一軌道組的電子之間σ=0.35,1s組為0.30；（2）被屏蔽電子為ns，np時(shí)，(n-1)軌道組的每個(gè)電子的σ=0.85，小于(n-1)軌道組的每個(gè)電子的σ=1.00，被屏蔽電子為nd,nf時(shí)位于它左邊的各軌道組的每個(gè)電子的σ=1.00。屏蔽效應(yīng)內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用較大，外層電子對(duì)較內(nèi)層電子近似看28在原子核附近出現(xiàn)的概率較大的電子，可更多地避免其余電子的屏蔽，受到核的較強(qiáng)的吸引而更靠近核，這種進(jìn)入原子內(nèi)部空間的作用叫做鉆穿效應(yīng)。與屏蔽效應(yīng)相反，外層電子有鉆穿效應(yīng)。外層角量子數(shù)小的能級(jí)上的電子，如4s電子能鉆到近核內(nèi)層空間運(yùn)動(dòng)，這樣它受到其他電子的屏蔽作用就小，受核引力就強(qiáng)，因而電子能量降低，造成E（4s）＜E(3d)。鉆穿能力：ns>np>nd>nf能級(jí)分裂結(jié)果：Ens<Enp<End<Enf

鉆穿效應(yīng)在原子核附近出現(xiàn)的概率較大的電子，可更多地避免其余電子的屏蔽29鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)：3s>3p>3d鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)：3s>3p>3d30核

外

電

子

排

布

原

理能量最低原理泡利不相容原理洪特規(guī)則核

外

電

子

排

布

原

理能量最低原理泡利不相容原理洪特31能量最低原理按照近似能級(jí)圖，核外電子總是盡先排布在能量最低的軌道上，當(dāng)能量最低的軌道排滿后，電子才依次排布在能量較高的軌道上。電子先填充能量低的軌道，后填充能量高的軌道。盡可能保持體系的能量最低。E1s<E2s<E3s<E4sE3s<E3p<E3d能量最低原理按照近似能級(jí)圖，核外電子總是盡先排布在能量最低的32能量最低原理

n=1,2,3,4,5,6,7電子層KLMNOPQ能量最低原理n=1,2,3,4,5,6,733在一個(gè)原子中，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，而且這兩個(gè)電子的自旋方式必須相反。電子層的最大容量：2n2泡利WolfgangPauli1900-1958奧地利裔美國(guó)物理學(xué)家獲1945年Nobel物理獎(jiǎng)泡利不相容原理在一個(gè)原子中，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。一個(gè)原34“電子在能量相同的軌道上分布時(shí)，總是盡可能以自旋相同的方向分占不同的軌道。”洪特FriderichHermannHund1896-1997德國(guó)物理學(xué)家洪特規(guī)則“電子在能量相同的軌道上分布時(shí)，總是盡可能以自旋相同的方向分35電子分布到能量相同的等價(jià)（簡(jiǎn)并，即n相同）軌道時(shí)，總是盡先以自旋相同（自旋平行）的方向，單獨(dú)占據(jù)能量相同的軌道，即總是以自旋相同的方式分占盡可能多的軌道。各軌道保持一致，則體系的能量低。洪特規(guī)則6C：1s22s22p21s2s2px2py2pz1s2s2px2py2pz7N：1s22s22p3電子分布到能量相同的等價(jià)（簡(jiǎn)并，即n相同）軌道時(shí)，總是盡先36作為Hund規(guī)則的特例，簡(jiǎn)并軌道在全充滿(p6，d10，f14)、半充滿(p3，d5，f7)和全空(p0，d0，f0)時(shí)是比較穩(wěn)定的。重要的特例:洪特規(guī)則補(bǔ)充作為Hund規(guī)則的特例，簡(jiǎn)并軌道在全充滿(p6，d10，37基態(tài)原子的電子排布能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：電子進(jìn)入軌道的能級(jí)順序1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p電子由最低能量的1s軌道依次填入，每個(gè)軌道最多只能填入2個(gè)電子。元素電子填到最后能級(jí)組注意洪特規(guī)則特例主量子數(shù)相同的按角量子數(shù)大小順序書寫1s22s22p63s23p63d54s1主量子數(shù)整理1s22s22p63s23p64s13d5由洪特規(guī)則特例1s22s22p63s23p64s23d4能量最低排布24Cr基態(tài)原子的電子排布能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：電子進(jìn)入軌道的能級(jí)順序1s238核外電子排布表達(dá)方式核外電子排布表達(dá)方式39Eg.1分別寫出原子序數(shù)為13、19、27、33元素的原子的電子排布式。Al:1s22s22p63s23p1K:1s22s22p63s23p64s1Co:1s22s22p63s23p63d74s2As:1s22s22p63s23p63d104s24p3Eg.1分別寫出原子序數(shù)為13、19、27、33元素的原子40

Eg.2以(1)為例，完成下列(2)至(6)題:

(1)Na(z=11)1s22s22p63s1

(2)__________1s22s22p63s23p3

(3)Ca(z=20)________________

(4)_____(z=24)[]3d54s1(5)________[Ar]3d104s1P(z=15)Ar1s22s22p63s23p64s2CrCu(z=29)Eg.2以(1)為例，完成下列(2)至(6)題:P41判斷題對(duì)于Sc來說，下列哪一個(gè)電子排布正確：1s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p64s23d11s22s22p63s23p63d11s22s22p63s23p64s3以上均不正確判斷題對(duì)于Sc來說，下列哪一個(gè)電子排布正確：42綜合題已知某元素在氪前，當(dāng)此元素的原子失去3個(gè)電子后，在它的角量子數(shù)為2的軌道內(nèi)，電子恰為半充滿，試推斷該元素為何元素？綜合題已知某元素在氪前，當(dāng)此元素的原子失去3個(gè)電子后，在它的43解答氪－原子序數(shù)36，核外電子排布：[Ar]3d104s24p6角量子數(shù)為2的軌道(l=2):n≥3，d軌道最外層電子排布應(yīng)為：3dx4sy失去的3個(gè)電子可能包括：4s上的2個(gè)電子和3d上的1個(gè)電子失去電子的3d軌道內(nèi)電子恰為半充滿：中性元素的3d電子數(shù)為6則該元素核外電子排布：[Ar]3d64s2原子序數(shù)為：26該元素為鐵(Fe)。解答氪－原子序數(shù)36，核外電子排布：4411原子結(jié)構(gòu)原子核外電子排布課件45Chapter1物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律1.1原子結(jié)構(gòu)原子核外電子排布Chapter1物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律1.1原子結(jié)構(gòu)原46核外電子排布1第一層第二層第三層第四層第五層第六層第七層KLMNOPQ在含有多個(gè)電子的原子里，電子的能量并不相同。能量低的電子通常在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，能量高的電子通常在離和核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。通常用電子層來表示這種離核遠(yuǎn)近的不同區(qū)域。能量逐漸升高核外電子排布1第一層第二層第三層第四層第五層第六層47核外電子排布規(guī)律規(guī)律1:各電子層最多可容納的電子數(shù)為

2n2（n表示電子層序數(shù)）；規(guī)律2：原子核外電子排布時(shí)，最外層不超過8個(gè)電子，次外層不超過18

個(gè)，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。電子層KLMNO容納最多電子數(shù)28183250

核外電子排布規(guī)律規(guī)律1:各電子層最多可容納的電子數(shù)為48核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性2光的波粒二象性光的波動(dòng)性:光在傳播過程中會(huì)產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，具有波的特性；光的粒子性：光在與實(shí)物作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子的特性。

光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，為說明光的一切行為，只能說光具有波粒二象性。核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性2光的波粒二象性光的波動(dòng)性:光在傳49電子的波粒二象性

1923年德布羅依（deBroglie）在光的波粒二象性的啟發(fā)下，大膽預(yù)言了電子也具有波粒二象性，并推導(dǎo)出德布羅依關(guān)系式：λ=h/P=h/mv

h:普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·s德布羅意L.deBroglie法國(guó)物理學(xué)家獲1929年Nobel物理獎(jiǎng)電子的波粒二象性1923年德布羅依（deBroglie50Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理具有波粒二象性的微觀粒子，不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)其位置和速度（動(dòng)量）。如果微粒的運(yùn)動(dòng)位置測(cè)得愈準(zhǔn)確，則相應(yīng)的速度愈不易測(cè)準(zhǔn)，反之亦然。海森堡WernerCarlHeisenberg1902-1972德國(guó)物理學(xué)家獲1932年Nobel物理獎(jiǎng)Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理具有波粒二象性的微觀粒子，不能51式中

x表示位置測(cè)不準(zhǔn)量，P表示動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)量，h為普朗克常數(shù)(6.62610-34J·s)，為圓周率，m為質(zhì)量，v表示速度的測(cè)不準(zhǔn)量。Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理式中Heisenberg測(cè)不準(zhǔn)原理52電子云的概念假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。并將這樣數(shù)百萬張照片重疊，得到如下的統(tǒng)計(jì)效果圖，形象地稱為電子云圖。電子云沒有明確的邊界，在離核很遠(yuǎn)的地方，電子仍有出現(xiàn)的可能，但實(shí)際上在離核200~300pm以外的區(qū)域，電子出現(xiàn)的概率可以忽略不計(jì)。核外電子運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2電子云的概念假想將核外一個(gè)電子每個(gè)瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行攝影。53四

個(gè)

量

子

數(shù)主量子數(shù)n[1，2，3，4…]角量子數(shù)l[0，1，2，3，…(n-1)，共n

個(gè)取值]磁量子數(shù)m[0，1，2，…，l，共2l+1個(gè)取值]自旋量子數(shù)ms[?]核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述四

個(gè)

量

子

數(shù)主量子數(shù)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述54主量子數(shù)—

n取值1,2,3,4,…n為正整數(shù)(自然數(shù))能量量子化光譜學(xué)上用K,L,M,N,…表示意義：

表示電子離核平均距離遠(yuǎn)近及電子能量高低的量子數(shù)。n=1表示第一層(K層)，能量最低，離核最近。n的數(shù)值大，電子距離原子核遠(yuǎn)，則具有較高的能量。主量子數(shù)—n取值1,2,3,4,…n為正整55主量子數(shù)n1234567···電子層一二三四五六七···符號(hào)KLMNOPQ···主量子數(shù)—

n主量子數(shù)n1234567···電子層一二三四五六七···符號(hào)56角量子數(shù)—l用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）形狀的，也是決定電子能量的次要因素。對(duì)于確定的主量子數(shù)n，角量子數(shù)l可以為0,1,2,3,4,…(n-1)，共n

個(gè)取值，光譜學(xué)上依次用s,p,d,f,g,…表示。意義

角量子數(shù)l決定原子軌道的形狀l01234…符號(hào)spdfg…角量子數(shù)—l用來描述核外電子運(yùn)動(dòng)所處原子軌道（或電子云）形57角量子數(shù)—ln=4時(shí)：l=0表示s軌道，能量最低，形狀為球形，即4s

軌道；l=1表示p軌道，形狀為啞鈴形，4p軌道；l=2表示d軌道，形狀為花瓣形，4d軌道；l=3表示f軌道，能量最高，形狀復(fù)雜,4f軌道角量子數(shù)—ln=4時(shí)：58磁量子數(shù)—m描述原子軌道（或電子云）在空間伸展方向的量子數(shù)。M取值：0,1,2,3,…l，共有（2l+1）個(gè)數(shù)值意義

m決定原子軌道的空間取向Eg.若l=3，則m=0,1,2,3共7個(gè)值。磁量子數(shù)—m描述原子軌道（或電子云）在空間伸展方向的量子數(shù)59磁量子數(shù)—m當(dāng)l=0時(shí)，m=0，即s亞層只有一個(gè)伸展方向；當(dāng)l=1時(shí)，m=-1,0,+1，即p亞層有3個(gè)伸展方向，分別沿直角坐標(biāo)系的x,y,z軸方向伸展，依次稱為px,py,pz;當(dāng)l=1時(shí)，m=-2，-1，0，+1，-1，-2，即d亞層有5個(gè)伸展方向，依次稱為dxy，dyz，dxz，dx2―y2，dz2;依此類推，軌道f亞層有7個(gè)伸展方向。磁量子數(shù)—m當(dāng)l=0時(shí)，m=0，即s亞層只有一個(gè)伸展方向；60原子軌道的空間取向原子軌道的空間取向61自旋量子數(shù)—ms描述電子自旋方式的量子數(shù)，用ms

表。ms稱為自旋量子數(shù)，取值只有兩個(gè)，+?和－?。電子的自旋方式只有兩種，通常用“”和“”表示順時(shí)針、逆時(shí)針。自旋量子數(shù)—ms描述電子自旋方式的量子數(shù)，用ms表62填充允許的量子數(shù)n=2l=()m=1ms=+1/2n=2l=1m=()ms=+1/2n=3l=0m=()ms=+1/2n=()l=2m=0ms=+1/2n=2l=()m=-1ms=+1/2n=4l=()m=0ms=+1/2n

=4

l

=2

m

=()

ms=1/210,±103100,1,2填充允許的量子數(shù)n=2l=()63n=2,l=1,m=0n=2,l=2,m=-1n=3,l=0,m=0n=3,l=1,m=1n=2,l=0,m=-1n=2,l=3,m=2合理l=1合理合理m=0或l=1l=0,1;m=0,1或n>3請(qǐng)找出不合理的量子數(shù)n=2,l=1,m=0合理請(qǐng)找出不合理的量子64填表735－1軌道個(gè)數(shù)312－0角量子數(shù)543－2主量子數(shù)存在存在存在不存在存在是否存在5f4p3d2d2s電子組態(tài)填表735－1軌道個(gè)數(shù)312－0角量子數(shù)543－2主量子數(shù)存65近似能級(jí)圖近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低順序排列的，能量相近的劃為一組，成為能級(jí)組，共七個(gè)能級(jí)組。能級(jí)組的存在，是周期表中化學(xué)元素可劃分為各個(gè)周期及每個(gè)周期應(yīng)有元素?cái)?shù)目的根本原因。對(duì)于4、5、6、7能級(jí)組，在一個(gè)能級(jí)中包含不同電子層的能級(jí)現(xiàn)象稱為能級(jí)交錯(cuò)近似能級(jí)圖近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低順序排列的，能量相66多電子原子中的能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象多電子原子中的能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象67l相同，n越大，能量越高Eg.E1s<E2s<E3s<E4s;E2p<E3p<E4p<E5p.n相同，l越大，能量越高同一主層中各亞層能級(jí)產(chǎn)生差別的現(xiàn)象叫做能級(jí)分裂.Eg.E2s<E2p;Ens<Enp<Endn、l都不同，比較原子能量使用(n+0.7l)：(n+0.7l)越小，能量越低；比較離子能量使用(n+0.4l).近似能級(jí)圖l相同，n越大，能量越高近似能級(jí)圖68能級(jí)交錯(cuò)：指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反而低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。Eg.4s反而比3d的能量小，填充電子時(shí)應(yīng)先充滿4s而后才填入3d軌道。1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f……近似能級(jí)圖能級(jí)交錯(cuò)：指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反而低于電子層數(shù)較小69

n=1,2,3,4,5,6,7電子層KLMNOPQn=1,2,3,4,5,6,770

鉆穿效應(yīng)

屏蔽效應(yīng)

為什么會(huì)發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)呢？為什么會(huì)發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)呢？71屏蔽效應(yīng)因電子之間的相互排斥而使核對(duì)外層電子的吸引被減弱的作用稱為屏蔽效應(yīng)（或屏蔽作用）。多電子原子中，電子運(yùn)動(dòng)的能量用“中心勢(shì)場(chǎng)模型”近似處理：每個(gè)電子都在核和其余電子所構(gòu)成的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其余電子對(duì)該選定的電子的排斥作用看作相當(dāng)于個(gè)電子電荷是從原子中心產(chǎn)生的，相當(dāng)于核電荷數(shù)減少了個(gè)z’＝z–σz’:有效核電荷；z:核電荷數(shù);:屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù)與其余電子的多少及它們所處軌道，以及選定電子所在軌道有關(guān)。屏蔽效應(yīng)因電子之間的相互排斥而使核對(duì)外層電子的吸引被減弱的作72內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用較大，外層電子對(duì)較內(nèi)層電子近似看作不屏蔽,σ=0。n越小，屏蔽作用越大K>L>M>N···（1）同一軌道組的電子之間σ=0.35,1s組為0.30；（2）被屏蔽電子為ns，np時(shí)，(n-1)軌道組的每個(gè)電子的σ=0.85，小于(n-1)軌道組的每個(gè)電子的σ=1.00，被屏蔽電子為nd,nf時(shí)位于它左邊的各軌道組的每個(gè)電子的σ=1.00。屏蔽效應(yīng)內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用較大，外層電子對(duì)較內(nèi)層電子近似看73在原子核附近出現(xiàn)的概率較大的電子，可更多地避免其余電子的屏蔽，受到核的較強(qiáng)的吸引而更靠近核，這種進(jìn)入原子內(nèi)部空間的作用叫做鉆穿效應(yīng)。與屏蔽效應(yīng)相反，外層電子有鉆穿效應(yīng)。外層角量子數(shù)小的能級(jí)上的電子，如4s電子能鉆到近核內(nèi)層空間運(yùn)動(dòng)，這樣它受到其他電子的屏蔽作用就小，受核引力就強(qiáng)，因而電子能量降低，造成E（4s）＜E(3d)。鉆穿能力：ns>np>nd>nf能級(jí)分裂結(jié)果：Ens<Enp<End<Enf

鉆穿效應(yīng)在原子核附近出現(xiàn)的概率較大的電子，可更多地避免其余電子的屏蔽74鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)：3s>3p>3d鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)：3s>3p>3d75核

外

電

子

排

布

原

理能量最低原理泡利不相容原理洪特規(guī)則核

外

電

子

排

布

原

理能量最低原理泡利不相容原理洪特76能量最低原理按照近似能級(jí)圖，核外電子總是盡先排布在能量最低的軌道上，當(dāng)能量最低的軌道排滿后，電子才依次排布在能量較高的軌道上。電子先填充能量低的軌道，后填充能量高的軌道。盡可能保持體系的能量最低。E1s<E2s<E3s<E4sE3s<E3p<E3d能量最低原理按照近似能級(jí)圖，核外電子總是盡先排布在能量最低的77能量最低原理

n=1,2,3,4,5,6,7電子層KLMNOPQ能量最低原理n=1,2,3,4,5,6,778在一個(gè)原子中，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，而且這兩個(gè)電子的自旋方式必須相反。電子層的最大容量：2n2泡利WolfgangPauli1900-1958奧地利裔美國(guó)物理學(xué)家獲1945年Nobel物理獎(jiǎng)泡利不相容原理在一個(gè)原子中，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。一個(gè)原79“電子在能量相同的軌道上分布時(shí)，總是盡可能以自旋相同的方向分占不同的軌道?！焙樘谾riderichHermannHund1896-1997德國(guó)物理學(xué)家洪特規(guī)則“電子在能量相同的軌道上分布時(shí)，總是盡可能以自旋相同的方向分80電子分布到能量相同的等價(jià)（簡(jiǎn)并，即n相同）軌道時(shí)，總是盡先以自旋相同（自旋平行）的方向，單獨(dú)占據(jù)能量相同的軌道，即總是以自旋相同的方式分占盡可能多的軌道。各軌道保持一致，則體系的能量低。洪特規(guī)則6C：1s22s22p21s2s2px2py2pz1s2s2px2py2pz7N：1s22s22p3電子分布到能量相同