化学竟赛核外电子的排布

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1、核外电子的排布量子数物理意义取值范围主量子数n描述电子离核远近及能量高低n=1,2,3,…正整数角量子数l描述原子轨道的形状及能量的高低l=0,1,2,…(n-1)正整数磁量子数m描述原子轨道在空间的伸展方向自旋量子数ms描述电子的自旋方向ms=+1/2,-1/22－m=0,+1,-1,+2,,…±l一、四个量子数量子数的取值关系1.n与l的关系：可取0，1，…n-1n=1，l=0，为s轨道；n=2，l=0，为s轨道；n=2，l=1，为p轨道；n=3，l=0，为s轨道；n=3，l=1，为p轨道；n=3，l=2，为d轨道；2.l与m的关系当l=0时，称s轨道，是球型，m=0，无其它伸展

2、方向。当l=1时，称p轨道，是哑铃型，m=-1,0,+1,有三个方向。当l=2时，是四叶梅花瓣型，m=-2,-1,0,+1,+2,有五个方向。s电子云p电子云d电子云电子云示意图第一电子层(n＝1)，只有一个1s轨道；第二电子层(n＝2)，有四个轨道，包括一个2s轨道，三个3p轨道；第三电子层(n＝3)，有九个轨道，包括一个3s轨道，三个3p轨道，五个3d轨道。因此，每个电子层的轨道总数应为n2。ms=1/2,分别表示电子的顺时针和逆时针两种自旋方向。通常也用符号和表示自旋方向。两个电子的自旋方向相同时称为自旋平行，记为或；而两个电子自旋方向相反时，称为自旋反平行，记为

3、或。屏蔽效应和钻穿效应屏蔽效应：在多电子原子中，一个电子不仅受到原子核的引力，而且还要受到其他电子的排斥力。这种排斥力显然要削弱原子核对该电子的吸引，可以认为排斥作用部分抵消或屏蔽了原子核对该电子的作用，我们把其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，使该电子受到的有效核电荷降低的现象称为屏蔽效应。一个电子受到其他电子的屏蔽，其能量升高。钻穿效应：与屏蔽效应相反，外层电子有钻穿效应。外层角量子数小的能级上的电子，如4s电子能钻到近核内层空间运动，这样它受到其他电子的屏蔽作用就小，受核引力就强，因而电子能量降低，造成E(4s)＜E(3d)。我们把外层电子钻穿到近核内层空

4、间运动，因而使电子能量降低的现象，称为钻穿效应。钻穿效应使得4s/5s轨道的能量低于3d/4d轨道，6s/7s轨道的能量低于4f/5f轨道。这一现象也称为能级交错现象。轨道角量子数l相同时，原子轨道的能量随着主量子数n值增大而升高：E(2p)

5、及理论计算结果，把原子轨道能级按从低到高分为7个能级组。第一组　　第二组　　第三组　第四组　　第五组　　第六组　　　第七组1s;2s2p;3s3p;4s3d4p;5s4d5p;6s4f5d6p;7s5f6d7p1.泡利不相容原理在同一个原子中,不允许两个电子的四个量子数完全相同。即，同一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反。根据泡利原理，s轨道可容纳2个电子，p、d、f轨道依次最多可容纳6、10、14个电子，每个电子层内允许排布的电子数最多为2n2个。2.能量最低原理在不违反Pauli原理前提下，电子在原子轨道上的排布，必须使整个原子的能量最低。多电子原子基态的核外电子排布尽量

6、优先占据能量最低的轨道。即从能量低的轨道开始填。3.洪特规则当电子在等价轨道（能量相同轨道）上分布时，将尽可能分占等价轨道，且自旋相同。C原子的两个电子在三个能量相同的2p轨道上分布时，分布方式为I，而不是II或III等价轨道中电子处于全空、半空或全满状态时能量较低电子排布式与电子构型7N的核外电子排布电子排布式:1s22s22p311Na1S22S22P63S119K1S22S22P63S23P64S1不是3d1核外电子的排布特例24Cr3d54S1而非3d44S229Cu3d104S1而非3d94S2因为(1)全满、全空、半满时能量最低。(2)按主量子数填写能级顺序。(3d4s非

7、4s3d)(3)外层电子排布式按周期表中位置填写，且填完整Cr3d54S1而非4S1常把电子排布已达到稀有气体结构的内层，以稀有气体元素符号加方括号(称原子实)表示。如钠原子的电子构型1s22s22p63s1可表示为[Ne]3s1。原子实以外的电子排布称外层电子构型。必须注意，虽然原子中电子是按近似能级图由低到高的顺序填充的，但在书写原子的电子构型时，外层电子构型应按(n2)f、(n1)d、ns、np的顺序书写。当原子失去电子成为阳离子时，其电子是按n