無機化學-核外電子排布和元素周期律-課件

4.3核外電子排布和元素周期律

對于單電子體系，其能量為E=－13.6eV

Z

2

n24.3核外電子排布和元素周期律對于

即單電子體系中，軌道（或軌道上的電子）的能量，只由主量子數(shù)n

決定。即單電子體系中，軌道（或

n

相同的軌道，能量相同，例如

E4s=E4p=E4d=E4f……

而且n

越大能量越高

E1s<E2s<E3s<E4s……

n相同的軌道，能量相同，

多電子體系中，電子不僅受到原子核的作用，而且受到其余電子的作用。

故能量關(guān)系復雜。所以多電子體系中，能量不只由主量子數(shù)n

決定。多電子體系中，電子不僅受到原

討論外層的一個電子。4.3.1多電子原子的能級1.屏蔽效應

以Li原子為例說明這個問題討論外層的一個電子。4.3.

同時又受到內(nèi)層電子的－2的斥力。

它受到核的的引力。同時又受到內(nèi)層電子的它受到核

實際上它受到的引力已經(jīng)不會恰好是+3。

受到的斥力也不會恰好是－2。問題很復雜。實際上它受到的引力已經(jīng)受到的

我們把看成是一個整體，看成被中和掉部分正電的原子核。我們把看成是一

中和后的核電荷Z

變成了有效核電荷Z*。

于是我們研究的對象——外層的一個電子就相當于處在單電子體系中。中和后的核電荷Z變成了于

Z*=Z

－

稱為屏蔽常數(shù)。

屏蔽常數(shù)越大，表示核電荷被中和掉越多。Z*=Z－

于是模擬單電子體系的能量公式E=－13.6eV

Z

2

n2得到多電子體系的近似能量公式E=－13.6eV

Z

*

n22于是模擬單電子體系的能量公式E=－13.E=－13.6eV

（Z－

）n22變成E=－13.6eV

Z

*

n22E=－13.6eV（Z－）n22

在多電子體系中，核外其他電子抵消部分核電荷，使被討論的電子受到的核的引力變小。

這種作用稱為其他電子對被討論電子的屏蔽效應。在多電子體系中，核外其他電子

受到屏蔽作用的大小，因電子的角量子數(shù)l的不同而不同。4s4p4d4f

受到其他電子的屏蔽作用依次增大。<<<受到屏蔽作用的大小，因電子

受到的屏蔽越大，軌道的能量越

根據(jù)公式E=－13.6eV

（Z－

）n22高。受到的屏蔽越大，軌道根據(jù)公式

在多電子體系中，n

相同而

l不同的軌道，發(fā)生能級分裂。

E4s<E4p<E4d<E4f結(jié)果是在多電子體系中，n相同而2.鉆穿效應

角量子數(shù)l不同的電子，受到的屏蔽作用的大小不同。

其原因要歸結(jié)于l不同的軌道徑向分布的不同。2.鉆穿效應

我們知道，主量子數(shù)n

相同的原子軌道，

l越小時內(nèi)層概率峰越多。3s3pD（r）r3d我們知3s3pD（r）r3d

3s內(nèi)層有兩個概率峰

3p內(nèi)層有一個概率峰

3d無內(nèi)層概率峰3s3pD（r）r3d3s內(nèi)層3s3pD（r）r3d

電子在內(nèi)層出現(xiàn)的概率大，當然受到的屏蔽要小。

這相當于電子離核近，故能量低。電子在內(nèi)層出現(xiàn)的概率大，這相

由于徑向分布的不同，l不同的電子鉆穿到核附近回避其他電子屏蔽的能力不同，從而使自身的能量不同。

這種作用稱為鉆穿效應。由于徑向分布的不同，l不同

鉆穿效應的存在，不僅直接說明了能級分裂的原因，而且還可以解釋所謂能級交錯現(xiàn)象。鉆穿效應的存在，不僅直接

在一些情況下，n

和

l

均不相同時，n

大的電子的能量，反而低于n

小的電子的能量。

這就是所謂能級交錯現(xiàn)象，例如有時E4s<

E3d

在一些情況下，n和l均不

由于4s內(nèi)層有三個小的幾率峰，而

3d

沒有內(nèi)層小峰，所以有時

E4s<

E3d，對于某些原子來說就是這樣。由于4s內(nèi)層有三個小的幾率3d4s

同理，有時也會有E5s<E4d

3d4s同理，有時也會有E5s<3.原子軌道近似能級圖

美國著名結(jié)構(gòu)化學家鮑林（Pauling），根據(jù)大量光譜實驗數(shù)據(jù)和理論計算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級圖。3.原子軌道近似能級圖美國著

所有的原子軌道，共分成七個能級組

第一組1s第二組2s，2p第四組4s，3d，4p第六組6s，4f，5d，6p

第三組3s，3p

第五組5s，4d，5p第七組7s，5f，6d，7p所有的原子軌道，共分成七個能級組第一第一組1s第三組3s，3p第二組2s，2p第五組5s，4d，5p第四組4s，3d，4p第七組7s，5f，6d，7p第六組6s，4f，5d，6p

其中除第一能級組只有一個

1s

能級外，其余各能級組中能級由低到高依次為ns，（n－2）f，（n－1）d，np第一組1s第三組3s，3p第五組5s，4d，5p

各能級組之間的能量高低次序

在下頁的圖示中說明

能級組中各能級之間的能量高低次序各能級組之間的能量在下頁的圖能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f7s7p6d5f能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d

組內(nèi)能級間能量差小，能級組間能量差大。能量1s2s2p3s3p4s4p3d組內(nèi)能級間能量差小，能級組間能量差大。能量1s2s2能量1s2s2p3s3p4s4p3d

每個代表一個原子軌道。能量1s2s2p3s3p4s4p3d每個6s6p5d4f4s4p3d5s5p4dp三重簡并，d五重簡并，f七重簡并。6s6p5d4f4s4p3d5s5p4dp三重簡并4.3.2核外電子排布1.排布原則

能量最低原理

盡可能保持體系的能量最低。

電子先填充能量低的軌道，后填充能量高的軌道。4.3.2核外電子排布

保利（Pauli）不相容原理

于是每個原子軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子。

即同一原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子，同一原子中沒有四個量子數(shù)完全對應相同的兩個電子。保利（Pauli）不相容原理

電子在能量簡并的軌道中，盡量以相同自旋方式成單排布。

洪特（Hunt）規(guī)則電子在能量簡并的軌道中，洪特

簡并的各軌道保持一致，則體系的能量低。

半充滿軌道全空

全充滿簡并的各軌道保持一致，則體系

以上幾種情況對稱性高，體系穩(wěn)定。

半充滿軌道全空

全充滿以上幾種情況對稱性高，體系穩(wěn)定。

對于簡并度高的d，f軌道尤其明顯。

對于簡并度低的

p

軌道則不明顯。對于簡并度高的d，f軌2.核外電子的排布原子序數(shù)電子軌道圖元素符號

英文名稱

中文名稱電子結(jié)構(gòu)式1 HHydrogen

氫 1s1

2HeHelium氦 1s2

3LiLithium鋰

1s22s14 BeBeryllium鈹 1s22s2

5 B Boron

硼 1s22s22p12.核外電子的排布原子電子軌道原子序數(shù)電子軌道圖元素符號英文名稱中文名稱電子結(jié)構(gòu)式*遵循洪特規(guī)則*6 CCarbon碳 1s22s22p27 NNitrogen

氮 1s22s22p38 OOxygen氧 1s22s22p49 FFluorine氟 1s22s22p510 NeNeon 氖 1s22s22p6原子電子軌道圖元素英文中文電子結(jié)構(gòu)式*遵11Na Sodium

鈉

1s22s22p63s112Mg Magnesium

鎂

1s22s22p63s2原子序數(shù)元素符號英文名稱

中文名稱電子結(jié)構(gòu)式16SSulfur 硫

1s22s22p63s23p417Cl Chlorine 氯

1s22s22p63s23p518Ar Argon 氬

1s22s22p63s23p613Al Aluminium

鋁

1s22s22p63s23p114Si Silicon

硅

1s22s22p63s23p215PPhosphorus磷

1s22s22p63s23p311Na Sodium*19KPotassium

鉀[

Ar

]4s1**21ScScandium鈧[

Ar

]3d14s2**雖先排4s后排3d，但電子結(jié)構(gòu)式中先寫3d，后寫4s*[

Ar

]Ar的原子實，表示Ar的電子結(jié)構(gòu)式

1s22s22p63s23p6

22TiTitanium

鈦[

Ar

]3d24s223V Vanadium釩[

Ar

]3d34s2

20CaCalcium 鈣[

Ar

]4s2

18ArArgon 氬1s22s22p63s23p6*19KPotassium24

CrChromium

鉻[

Ar

]3d54s1

25MnManganese

錳[

Ar

]3d54s226FeIron

鐵[

Ar

]

3d64s227CoCobalt

鈷[

Ar

]

3d74s228NiNickel

鎳 [

Ar

]

3d84s2

29CuCopper

銅 [

Ar

]

3d104s130ZnZinc

鋅

[

Ar

]3d104s222TiTitanium

鈦[

Ar

]3d24s223V Vanadium釩[

Ar

]3d34s2

24CrChromium31 GaGallium 鎵 [

Ar

]3d104s24p132 Ge Germanium鍺 [

Ar

]3d104s24p233 As Arsenic 砷[

Ar

]3d104s24p334 Se Selenium 硒[

Ar

]3d104s24p435 Br Bromine 溴[

Ar

]3d104s24p536 Kr Krypton 氪[

Ar

]3d104s24p629

CuCopper

銅 [

Ar

]

3d104s130Zn

Zinc鋅[

Ar

]3d104s231 GaGallium 37 Rb Rubidium 銣[

Kr

]5s138 Sr Strontium 鍶 [

Kr

]

5s239 Y Yttrium 釔 [

Kr

]

4d15s240 Zr Zirconium鋯 [

Kr

]

4d25s241 Nb Niobium

鈮

[

Kr

]4d45s142

Mo Molybdenum

鉬

[

Kr

]

4d55s143 Tc Technetium锝[

Kr

]4d55s2

44 Ru Ruthenium釕[

Kr

]

4d75s1

45Rh Rhodium

銠

[

Kr

]

4d85s137 Rb Rubidium 銣46Pd Palladium 鈀 [

Kr

]

4d105s047Ag Silver銀 [

Kr

]

4d105s153I Iodine碘

[

Kr

]4d105s25p554Xe Xenon 氙

[

Kr

]4d105s25p648Cd Cadmium 鎘 [

Kr

]4d105s249In Indium 銦 [

Kr

]4d105s25p1

50Sn Tin 錫 [

Kr

]

4d105s25p251Sb Antimony 銻 [

Kr

]

4d105s25p352Te Tellurium 碲 [

Kr

]

4d105s25p446Pd Palladium 鈀55 Cs Caesium 銫[

Xe

]6s156 Ba Barium 鋇[

Xe

]6s257 La

Lanthanum 鑭

[

Xe

]

4f05d16s258 Ce

Cerium鈰

[

Xe

]

4f15d16s2

59 PrPraseodymium

鐠[

Xe

]4f35d06s2*

但是Ce

應為1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f15s25p65d16s2

*從這里開始，用[Xe]表示的Ce等原子的電子結(jié)構(gòu)式值得注意，它表示

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f15d16s2

Xe

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p655 Cs Caesium 57 La

Lanthanum 鑭

[

Xe

]

4f05d16s258 Ce

Cerium鈰

[

Xe

]

4f15d16s2

59 PrPraseodymium鐠[

Xe

]4f35d06s260 Nd Neodymium釹[

Xe

]4f45d06s261 Pm Promethium

钷[

Xe

]4f55d06s2

62 Sm Samarium 釤[

Xe

]4f65d06s263 Eu Europium 銪[

Xe

]4f75d06s264 Gd

Gadolinium

釓

[

Xe

]

4f75d16s257 La Lanthanum 鑭

65Tb Terbium 鋱

[

Xe

]4f95d06s266Dy Dysprosium

鏑

[

Xe

]4f105d06s267HoHolmium 鈥[

Xe

]4f115d06s268Er Erbium 鉺[

Xe

]4f125d06s269TmThulium 銩[

Xe

]4f135d06s2

70Yb Ytterbium

鐿

[

Xe

]4f145d06s271LuLutetium镥[

Xe

]4f145d16s265Tb Terbium 鋱

74WTungsten 鎢[

Xe

]4f145d46s275ReRhenium 錸[

Xe

]4f145d56s276OsOsmium 鋨

[

Xe

]4f145d66s2

77IrIridium 銥[

Xe

]4f145d76s278Pt Platinum 鉑

[

Xe

]

4f145d96s179Au

Gold

金

[

Xe

]

4f145d106s180HgMercury 汞[

Xe

]4f145d106s272HfHafnium 鉿[

Xe

]4f145d26s273TaTantalum

鉭[

Xe

]4f145d36s274WTungsten 鎢83Bi Bismuth

鉍[

Xe

]4f145d106s26p384PoPolonium釙[

Xe

]4f145d106s26p485At Astatine 砹[

Xe

]4f145d106s26p586RnRadon 氡[

Xe

]4f145d106s26p687FrFrancium鈁[

Rn

]7s188Ra Radium

鐳[

Rn

]7s281Tl Thallium鉈[

Xe

]4f145d106s26p182PbLead

鉛[

Xe

]4f145d106s26p283Bi Bismuth

電子結(jié)構(gòu)式需要特殊記憶的元素有13種，它們的原子序數(shù)為：24，29；

41，42，44，45，46，47；

57，58，64；

78，79電子結(jié)構(gòu)式需要特殊記憶的元素KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910

4.3.3元素周期表

維爾納（Werner）提出的長式周期表KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSe1.元素的周期

周期的劃分與能級組的劃分完全一致，每個能級組都獨自對應一個周期。

共有七個能級組，所以共有七個周期。1.元素的周期HHe1

第一周期：2種元素

第一能級組：1個能級（1s）1個軌道

2個電子HHe1第一周期：2種元素BeLiBCNOFNe2第二周期：8種元素第二能級組：2個能級1個軌道2s2p8個電子

共4個軌道3個軌道

BeLiBCNOFNe2第二周期：8種元素第三能級組：2個能級1個軌道3s3p8個電子

共4個軌道3個軌道

第三周期：8種元素MgNaAlSiPSClAr3第三能級組：2個能級

第四能級組：3個能級1個軌道4s4p18個電子

共9個軌道3個軌道

第四周期：18種元素KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr43d5個軌道

第四能級組：3個能級1

第五能級組：3個能級1個軌道5s5p18個電子

共9個軌道3個軌道

第五周期：

18種元素4d5個軌道

YZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXe5第五能級組：3個能級1個軌

第六能級組：4個能級32個電子

共16個軌道

第六周期：32種元素1個軌道6sBaCs6s4f7個軌道

CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu4f5d5個軌道

LaHfTaWReIrPtOsAuHg5d3個軌道

6pTlPbBiPoAtRn6p第六能級組：4個能級32個電子第七能級組：4個能級32個電子共16個軌道第七周期：32種元素1個軌道7sRaFr7s5f7個軌道

ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr5f6d5個軌道

AcRfDbSgBhHsMtDsRgUub6d3個軌道

7p7p第七能級組：4個能級32個電子共

元素的原子核外電子所處的最高的能級組數(shù)，就是元素所在的周期數(shù)。元素的原子核外電子所處的

例如Cr的電子結(jié)構(gòu)為

[Ar]3d54s1

3d54s1

屬于第四能級組，所以Cr為第四周期的元素。例如Cr的電子結(jié)構(gòu)為2.元素的區(qū)和族

元素周期表中的元素可以根據(jù)其性質(zhì)劃分成五個區(qū)，區(qū)的劃分見下頁的圖。2.元素的區(qū)和族元LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)f區(qū)LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)s區(qū)元素包括IA族，IIA族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)

即第1，2兩列，價層電子為ns1~2，屬于活潑金屬。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSep區(qū)元素包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族（VIIIA族）。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)p區(qū)元素包括IIIA族

即第13～18列共6列，價層電子為ns2np1~6。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)即第13～18列共6列，KCap

區(qū)的右上方為非金屬元素，左下方為金屬元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)p區(qū)的右上方為非金屬元素，KCaScTi

價層電子一般是指在化學反應中能發(fā)生變化的電子。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)價層電子一般是指在化學KCaScTiVCrMs區(qū)和p區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中s電子數(shù)與p電子數(shù)之和。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)s區(qū)和p區(qū)元素的族數(shù)，等于價層KC

若和數(shù)為8，則為0族元素，也稱為VIIIA族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)若和數(shù)為8，則為0族元素，KCaScd區(qū)元素包括IIIB族，IVB族，

VB族，VIB族，VIIB族，VIII族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)d區(qū)元素包括IIIB族

即第3

10共8列，價層電子為（n－1）d1~10ns0~2。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)即第310共8列，價層電子Kd區(qū)元素稱為過渡元素，（n－1）d中的電子由不充滿向充滿過渡。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)d區(qū)元素稱為過渡元素，（n－1）dKC

第4，5，6周期的過渡元素分別稱為第一，第二，第三過渡系列元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)第4，5，6周期的過渡元素分別稱為KC第一過渡系列元素的電子構(gòu)型要記熟。第三過渡系列元素在La之后。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)第一過渡系列元素的電子構(gòu)型要記熟。第三過渡系列元素在Lad區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中（n－1）d的電子數(shù)與

ns的電子數(shù)之和。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)d區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中

若和數(shù)大于或等于8，則為VIII族元素。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)若和數(shù)大于或等于8，KCaScTiVCrds區(qū)元素包括IB族，IIB族。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)ds區(qū)元素包括IB族

即第11，12兩列，價層電子為（n－1）d10ns1~2。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)即第11，12兩列，價層電ds區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中ns的電子數(shù)。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)ds區(qū)元素的族數(shù)，等于價層KCaScTiV

也可以將ds區(qū)元素和d區(qū)均定義為過渡金屬，本課程即采取這種處理方法。KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnYZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXeAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr1234567MgNaAlSiPSClArBeLiBCNOFNeHHe族周期IIA2IIIAIVAVAVIAVIIA1314151617IA1018IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3456711128910s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)也可以將ds區(qū)元素和d區(qū)均定LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr67s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrf區(qū)f區(qū)元素包括鑭系和錒系元素。f區(qū)元素的價層電子為（n－2）f0~14（n－1）d0~2ns2

稱為內(nèi)過渡元素。LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPLaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiPoAtRnAcRfDbSgBhHsMtDsRgUubRaFr67s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrf區(qū)f區(qū)元素的（n－2）f中的電子由不充滿向充滿過渡。

有時認為f區(qū)元素屬于IIIB族。LaHfTaWReIrPtOsAuHgBaCsTlPbBiP

在原子軌道中填充電子時，可以按著鮑林的軌道能級圖的能級次序進行，對于元素K，有E4s<E3d，先填充

4s。

但并不是所有原子的E4s<E

3d。4.3.4科頓軌道能級圖在原子軌道中填充電子時，可以

例如Cu元素，形成Cu+時，先失去

4s電子，說明E4s>E3d。

如何解釋這種現(xiàn)象？例如Cu元素，形成Cu+時，

對于不同的元素，其原子軌道的能級高低次序是有所不同的。

我們用科頓能級圖來說明這種現(xiàn)象。對于不同的元素，其原子軌道我

圖中縱坐標為軌道能量E

n=1

n=2

n=3

n=4原子序數(shù)Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d圖中縱坐標為軌道能量En=1n=

n=1

n=2

n=3

n=4原子序數(shù)Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d橫坐標為原子序數(shù)Zn=1n=2n=3n=4原子序數(shù)Z

n=1

n=2

n=3

n=4原子序數(shù)Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d科頓能級圖表明E隨Z的變化n=1n=2n=3n=4原子序數(shù)Z

在圖中可見：（1）Z=1，不產(chǎn)生能級分裂。

n=1

n=2

n=3

n=4原子序數(shù)Z能量E1s2s2p4s4p4f4d3s3p3d在圖中可見：n=1n=2n即Ens=Enp=En