&基态原子电子排布

发布于 2022-05-05  324 次阅读


*基态原子电子组态(单个电子)

核外电子的四个基本特征:能层、能级、轨道、自旋

能层:K、L、M、N、O、P、Q…能层为第一能层、第二能层、第三能层…(电子云扩展程度由小到大,能量由低到高

能级:处在一定能层而又具有一定形状电子云的电子,即电子云在核外空间扩展程度(第一能层有1个能级——1s;第二能层有2个能级——2s和2p;第三能层有3个——3s、3p和3d,除s电子外,p、d、f电子空间上具有取向问题)

轨道:描述在能层和能级上有一定取向的电子云,电子在核外空间概率密度较大的区域。(第一能层有1s一个轨道,第二能层有2s、2px、2py、2pz四个轨道,第n能层有n2个轨道,可能空间运动状态数

自旋:顺时针和逆时针两个方向(若轨道数为n2,则可能运动状态数为2n2

四个基本特征对应四个量子数

主量子数:符号n,取值为1,2,3,4,5...(与能层对应

角量子数:符号l制约于主量子数n,取值为0,1,2,3,4...n-1。(l=0对应s能级,l=1对应p能级,以此类推

磁量子数:符号m,取值受角量子数制约,从0、±1、±2、直至±l(与轨道对应)。

自旋量子数:符号ms,只有+1/2和-1/2两种取值,用表示相反的自旋

*基态原子的核外电子排布(多电子)

(对于多电子原子,电子不仅受核的吸引,而且电子之间也存在相互作用力)

屏蔽效应:其余电子对所选电子的排斥作用,屏蔽或削弱了原子核对选定电子的吸引作用,相当于降低了部分核电荷对指定电子的吸引力,称为屏蔽效应。

有效核电荷Z*=Z-σ(屏蔽常数)

影响屏蔽常数的因素:内层电子越多,σ越大;内层电子离核越近,σ越集中,即角量子数l越小,σ越大。

钻穿效应:由于角量子数不同,其概率的径向分布图不同,电子钻到核附近的几率较大者受到核的吸引力大,能量较低的现象(可以解释E4s<E3d离核近可以更好的回避其他电子的屏蔽),钻穿作用越大的电子能量越低。

*屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子中轨道能级的影响:

轨道填充顺序图

1s→2s2p→3s3p→4s3d4p→5s4d5p→6s4f5d6p→7s5f6d7p

*1.核外电子排布的原理

a.能量最低原理:电子在原子轨道上的分布,尽可能的使电子能量最低,必须根据轨道填充顺序依次向较高能级填充。

b.泡利不相容原理:每个原子轨道至多能容纳两个电子而且自旋方向必须相反,在同一原子中,不可能有两个电子处于完全相同的状态(或者说原子中两个电子所处的状态的四个量子数n,l,m,ms不可能完全相同)。

c.洪特规则:在n和l相同的简并轨道上分布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋平行

*2.核外电子排布式(原子的电子层或电子构型)

a.电子结构式(例:12Mg:1s22s22p63s2

为了简化,通常把内层已达到稀有气体电子构型的部分——“原子实”用该气体稀有气体符号元素加方括号表示:12Mg:[Ne}3s2

注:电子排布是按能级由低到高排列,但书写时应按电子离核远近分层排布。、

b.价电子层结构式(最高能级组中价电子能级上的电子结构):

价电子:原子参加化学反应时能用于成键的电子,元素的化学性质主要决定于价电子层的结构

c.轨道图式:用方框或圆圈表示原子轨道,↑和↓分别表示不自旋方向的电子。

根据原子光谱实验和量子力学理论,基态原子的核外电子排布服从构造原理,构造原理是指原子建立核外电子层时遵循的规则。

常见的亚层半满状态和亚层全满状态的例子:

注:1.构造原理是对大多数元素的电中性基态原子电子组态的总结

2.周期系中有约20多种元素的基态电中性原子的电子组态不符合构造原理


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