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§1 原子结构与性质 李仲林 一、原子核外电子排布及表示方法 1．能层、能级及其最多容纳电子数的关系 能层：根据多电子原子的核外电子的能量不同，可以将核外电子分成不同的能层。 能级：多电子原子中，同一能层电子的能量也可能不同，还可以把它们分成不同能级。 能层(n) 一 二 三 四 五 … 符号 K L M N O … 能级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … 最多容纳 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … 2 8 18 32 … 2n2  说明：①能层的能级数==该能层序数。 ②任一能层的能级总是从s能级开始。 ③在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：ns＜np＜nd＜nf… 2．电子云和原子轨道 （1）电子云：电子在原子核外空间一定范围内出现,可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围,人们形象地把它叫做“电子云”称作电子云。 （2）原子轨道 ①s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级上各有1个原子轨道（用px、py、pz表示）。 ②p电子原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直。 ③nd能级各有5个原子轨道。 ④nf能级有7个原子轨道。 3．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序： 1s、2s、2p、3s、3p、 、 、4p、5s、4d、5p、6s、4f…… 构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同电子层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。 说明：各能级的能量高低顺序 (1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：ns＜np＜nd＜nf (2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p；3d＜4d (3)不同层不同能级可由下面的公式得出：ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np(n为能层序数) 4．原子核外电子排布原理 (1)能量最低原理：原子的???外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。 即在基态原子里，电子优先排布在 的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。当某能级中的原子轨道处于全充满或半充满状态时能量较低。 (2)泡利原理：1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。又称泡利不相容原理。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子的排布将尽可能分占不同的轨道且 自旋方向相同。 洪特规则特例：当同一能级上的电子排布为全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 解释：为什么Fe的化合价有+2价和+3价？ 5．基态、激发态、光谱 （1）基态：处于最低能量状态的原子称为基态原子（稳定）。 （2）激发态：较高能量状态（相对基态而言）。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至 较高能级成为激发态原子（不稳定）。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级， 变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能 量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。如：（霓虹）灯光、激光、焰火等。 解释：焰火呈现五颜六色的原因：焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 （3）光谱：分为线状光谱和连续光谱。 线状光谱(了解)---具有特定波长、彼此分离的谱线组成的光谱。如氢原子光谱。 连续光谱(了解)---由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨所得的光谱，如阳光形成的光谱 光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，从而吸收和放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱和发射光谱，总称原子光谱。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 说明：光谱分析既可以用发射光谱也可以用吸收光谱，不能用连续光