原子结构与周期系.pptVIP

第三节原子核外电子排布和元素周期系一、多电子原子的原子轨道能级单电子原子中，只考虑原子核对电子的吸引，电子能量只与n有关。即∶1s＜2s＝2p＜3s＝3p＝3d···多电子原子中，电子能量不仅要考虑原子核对其的吸引，还应考虑各轨道电子之间的相互排斥作用，电子能量与n和l有关。即∶1s＜2s＜2p＜3s＜3p···鲍林原子轨道近似能级图(1)将能级相近的原子轨道排为一个能级组，目前有7个能级组。(2)鲍林近似能级图表示多电子原子中，原子轨道能级的高低顺序（与n和l有关）∶(3)“能级交错”：例如：E4s＜E3d，E5s＜E4d，E6s＜E4f＜E5d1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p1、屏蔽效应多电子原子中，其他电子对指定电子的排斥作用看作部分地抵消（或削弱）核电荷对该电子的吸引，即其他电子起到了部分地屏蔽核电荷对某电子的吸引力，称为屏蔽效应。该电子受到的有效核电荷Z*=Z-?，?：屏蔽常数对单电子的氢原子：不要求?的计算。01钻穿越深的电子对其他电子的屏蔽越大。一般屏蔽效应是内层对外层或同一层之间；外层电子对内层电子一般不产生屏蔽效应。同一层屏蔽效应：ns＞np＞nd＞nf。（与钻穿能力一致）020304钻穿效应由于l不同，其壳层概率的径向分布不同而引起的能级变化称为钻穿效应。另参见p144图7-18峰数=n-l。钻穿能力ns＞np＞nd＞nf。n相同时，l越小，峰越多，钻得越深，受核的吸引力越强，能级越低。多电子原子中，原子轨道的能级变化的解释∶（1）E1s＜E2s＜E3s＜E4s···E2p＜E3p＜E4p＜E5p···n越大，受内层电子的屏蔽效应越大,能级越高。（2）Ens＜Enp＜End＜Enf···n相同(同一层)，l越小，钻得越深，能级越低。（3）E4s＜E3d，E5s＜E4d，E6s＜E4f＜E5d···n和l都不同，钻得越深，能级越低。从而引起“能级交错”，内层电子能级高于外层。科顿原子轨道能级图（了解）鲍林原子轨道能级图∶假设所有不同元素原子的相同轨道能级高低相同。但简单明了，基本反映了原子核外电子的填充次序。科顿原子轨道能级图∶反映了随原子序数的增加，不同元素原子的相同轨道能级逐渐降低。较全面反映了光谱实验结果，但较复杂难记。1徐光宪近似规律（了解）2?多电子原子体系外层电子的能级与(n+0.7l)有关,(n+0.7l)值越大,能级越高;3如∶E6s（6+0）＜E4f（4+2.1）＜E5d（5+1.4）4?对于离子的外层电子,(n+0.4l)值越大,能级越高;5如∶Fe3d64s2，Fe2+3d64s06即原子失去电子的次序与充填电子的次序不完全相同。二、原子核外电子的排布与电子结构(一)核外电子排布的原则1、能量最低原理在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的轨道，使整个体系的能量最低。具体可按鲍林近似能级图依次充填电子1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p2、泡利不相容原理在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子存在。（每个原子轨道最多能容纳两个电子，并且自旋相反）010203040506在等价轨道(n和l相同)中，电子尽可能单独占据各等价轨道，且自旋方向相同。（电子成对能）如，p3而不是洪特规则的特例∶等价轨道全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。如，全充满p6，d10，f14半充满p3，d5，f7全空p0，d0，f0（电子云整体为一球形对称状态，比较稳定。）3、洪特规则(二)原子的电子结构例写出原子序数为8、11的元素的符号及电子结构式和电子轨道式。元素符号电子结构式电子轨道式O1s22s22p4Na1s22s22p63s1原子实体例，[Ne]代表1s2