新人教版《原子結(jié)構(gòu)》13

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)（第2課時(shí)）（三）.原子核外電子的排布規(guī)律我們知道,原子核外有無(wú)數(shù)的原子軌道,電子是如何占據(jù)這些軌道的呢?這就是核外電子的排布問(wèn)題。原子中的電子按照一定的規(guī)則排布在原子軌道上,那么這些規(guī)則是什么呢?

(1)能量最低原理:原子中的電子按照能量由低到高的順序排布到原子軌道上,遵循能量最低原理。例如,氫原子只有一個(gè)電子,排布在能量最低的1s軌道上,表示為1s1,這里右上角的數(shù)字表示電子的數(shù)目。

影響原子軌道能量高低的因素電子層；電子層數(shù)越大能量越高電子亞層：ｓ、ｐ、ｄ、ｆ依次升高，同一電子亞層能量相同稱(chēng)為等價(jià)軌道或簡(jiǎn)并軌道。電子屏蔽效應(yīng):斯萊脫規(guī)則電子鉆穿效應(yīng)

根據(jù)能量最低原理,電子在原子軌道上排布的先后順序與原子軌道的能量高低有關(guān),人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)原子的電子排布遵循下圖的能量高低順序,這張圖被稱(chēng)為構(gòu)造原理(aufbauprinciple)。

1s2s3s4s5s6s7s2p3p3d4p4d4f5p5d5f5g6p6d6f

7p7d7f

按照上述的大小順序排列ns(n-3)g(n-2)f(n-1)dnp(2)泡利不相容原理(Pauliexclusionprinciple)

一個(gè)原子軌道上最多能排布幾個(gè)電子的呢?物理學(xué)家泡利指出一個(gè)原子軌道上最多排布兩個(gè)電子,且這兩個(gè)電子必須具有不同的自旋。即一個(gè)原子內(nèi)不存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四個(gè)方面完全相同的電子。按照能量最低原理和泡利不相容原理,硼原子B的電子排布是1s22s22p1。其軌道表示式如圖：1s2s2p3s3p(3)洪特(F.Hund)規(guī)則：氮原子的電子排布是1s22s22p3,那么2p軌道上的3個(gè)電子在3個(gè)2p軌道如何排布呢?洪特在研究了大量原子光譜的實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出了一個(gè)規(guī)律,即電子在能量相同的軌道上排布時(shí),盡量分占不同的軌道且自旋平行,這的排布方式使原子的能量最低?？梢?jiàn),洪特規(guī)則是能量最低原理的一個(gè)特例。因此,氮原子的3個(gè)2p電子在3個(gè)在2p軌道上的排布為:2p

。

Fｅ1ｓ22ｓ2

2ｐ31ｓ22ｓ2

2ｐ6

3ｓ2

3ｐ6

3ｄ6

4ｓ2N

根據(jù)電子排布的三個(gè)基本原則得到的原子中電子的排布,一般來(lái)說(shuō)是一種能量最低的排布,我們把這種能量最低的排布稱(chēng)為原子的基態(tài)。比基態(tài)能量高的其他狀態(tài)被稱(chēng)為激發(fā)態(tài),例如鈉原子的基態(tài)排布是1s22s22p33s1,而1s22s22p33p1就是一種激發(fā)態(tài)的排布。對(duì)24號(hào)元素Cr和29號(hào)元素Cu，你可能將這兩種元素的電子排布式分別寫(xiě)為:

Cr:1s22s22p63s23p63d44s2Cu:1s22s22p63s23p63d94s2但實(shí)際上,它們的基態(tài)電子排布式分別為:

Cr:1s22s22p63s23p63d54s1Cu:1s22s22p63s23p63d104s1

這是為什么呢?洪特通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),能量相同的原子軌道在全充滿(mǎn)(s2、p6、d10、f14等)、半充滿(mǎn)(s2、p3、d5、f7等)全空（s0，p0，d0，f0）時(shí),體系的能量較低,原子穩(wěn)定。因此,24號(hào)元素Cr和29號(hào)元素Cu的電子排布式分別寫(xiě)為:Cr:1s22s22p63s23p63d54s1

Cu:1s22s22p63s23p63d104s1。

原子光譜

我們知道,不同的原子軌道能量不同。因此,當(dāng)電子在不同能量的原子軌道之間躍遷時(shí),就會(huì)發(fā)生能量變化,如鈉原子從1s22s22p33s1狀態(tài)到1s22s22p33p1狀態(tài)就是如此。例如,當(dāng)電子從能量低的軌道躍遷到能量高的軌道時(shí),能量升高,需要從外界吸收能量,如果這時(shí)吸收的能量形式是光,用光譜儀攝取原子對(duì)光的吸收情況,得到的譜圖就是原子吸收光譜。

如果電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌道時(shí),能量降低,就會(huì)放出能量,若放出的能量形式是光,用光譜儀攝取原子的發(fā)光情況,得到的譜圖就是原子發(fā)射光譜,例如鈉元素火焰的黃色,就是3p軌道上的電子回到3s軌道發(fā)出的。原子的吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱(chēng)為原子光譜。節(jié)假日燃放的焰火的顏色(見(jiàn)下圖)就與原子中電子的躍遷有關(guān)。節(jié)日的焰火練習(xí)題

1.下列各電子層只包含一個(gè)電子亞層的是();包含兩個(gè)電子亞層的是();包含三個(gè)電子亞層的是();包含四個(gè)電子亞層的是()。

A.K電子層B.M電子層C.L電子層

D.O電子層E.N電子層

2.下列亞層中軌道數(shù)為3的是(