知识点1.11核外电子的排布.pdf

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1、 第一章 原子结构 第四节 多电子原子结构 1.4.2 核外电子的排布 基态原子的核外电子排布原则基态原子的核外电子排布原则 2）Pauli 不相容原理：不相容原理：在同一原子中没有在同一原子中没有4 4个量子数完全相同的电子个量子数完全相同的电子， 即即在同一原子中在同一原子中，同一原子轨道最多可容纳同一原子轨道最多可容纳2 2个自旋相反的电子个自旋相反的电子。 人们根据原子光谱实验和量子力学理论，总结出原子核外电子排布服人们根据原子光谱实验和量子力学理论，总结出原子核外电子排布服 从三个从三个原则：原则： 1 1）能量最低原理：能量最低原理：在不违背不相容原理的条件下，核外电子在各原在不违

2、背不相容原理的条件下，核外电子在各原 子轨道上的排布方式应使整个原子能量处于最低的状态。子轨道上的排布方式应使整个原子能量处于最低的状态。 3）Hund 规则：规则：电子在能量相同的轨道上分布时，总是尽可能地以电子在能量相同的轨道上分布时，总是尽可能地以 自旋相同的方向分占不同的轨道。在轨道被电子半充满或全充满自旋相同的方向分占不同的轨道。在轨道被电子半充满或全充满 时，总体能量较为稳定。（能量最低原理的补充）时，总体能量较为稳定。（能量最低原理的补充） 基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布 1）根据根据Pauli 原理及原理及 Pauling 电子填充顺序图电子填充顺序图，按能量按能

3、量最低原理将最低原理将 电子依次填充到相应的电子依次填充到相应的原子轨道中原子轨道中（ns,(n-2)f,(n-1)d, np）。 2）填充过程考虑填充过程考虑Hund 规则规则 3）将电子排列方式按主量子数变化顺序调整将电子排列方式按主量子数变化顺序调整排列排列，这样这样，即可得到即可得到 基态的各原子的电子构型基态的各原子的电子构型排布式排布式。 排布方法：排布方法： 电子排布式：电子排布式：是指将原子中全部电子填入原子轨道而得到的序列是指将原子中全部电子填入原子轨道而得到的序列。 例如：例如： C原子原子，其电子排布式为：，其电子排布式为：1s22s22p2 Cs（55）： 整理得整理得

4、Cs 的的电子排布式电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1 6s14f05d06p0 5s24d105p6 4s23d104p6 3s23p6 2s22p6 1s2 或或写为：写为： Xe6s1 Xe：类氙原子芯类氙原子芯，是指达到了稀有气体原子闭合是指达到了稀有气体原子闭合壳层壳层的那一部分的那一部分 内层内层电子构型电子构型。 6s1：原子芯外部的电子原子芯外部的电子，也叫价层也叫价层电子电子。 Mn（25）：）： Ar 3d54s2 4s23d54p0 3s23p6 2s22p6 1s2 整理得整理得Mn的的电子排布式电子排布式：1s22

5、s22p63s23p6 3d54s2 Cr（24）：）： 4s23d44p0 3s23p6 2s22p6 1s2 4s13d54p0 3s23p6 2s22p6 1s2 半满全满规则：当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。半满全满规则：当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。 Z=24 Cr: Ar3d54s1 Z=29 Cu： Ar3d104s1 注意：有些元素的电子排布注意：有些元素的电子排布，出现出现 “反常反常”的的现象现象如如: : 74W： ：Xe4f145d46s2，（ Xe4f145d56s1） 78Pt： ：Xe4f145d96s1 ，（ Xe4f145d106s0 ） 这些这些元

6、素的电子排布式是从光谱实验得到元素的电子排布式是从光谱实验得到的的，至今还难以找出令人满意的至今还难以找出令人满意的 解释解释。 沃尔夫冈沃尔夫冈 泡利泡利（Pauli ） 泡泡利，奥地利物理学家，他利，奥地利物理学家，他的导师是理论物理学家索末的导师是理论物理学家索末菲。菲。 泡利不相容原理泡利不相容原理发表发表于于19241924年：年：原子中不可能有两个或两个原子中不可能有两个或两个 以上的电子处于同一量子态。这一原理使当时许多有关原子以上的电子处于同一量子态。这一原理使当时许多有关原子 结构的问题得以圆满解决，对于正确理解反常塞曼效应、原结构的问题得以圆满解决，对于正确理解反常塞曼效应

7、、原 子中电子壳层的形成、以及元素周期律都是必不可少的子中电子壳层的形成、以及元素周期律都是必不可少的。 泡泡利因此荣获利因此荣获19451945年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 泡利的成就还涉及：泡利的成就还涉及：相对论量子电动力学相对论量子电动力学、基本粒子的自旋与统计、基本粒子的自旋与统计分布分布 的的关系、关系、气体和金属的气体和金属的顺磁性顺磁性、把单粒子的波动理论推广到多粒子、介把单粒子的波动理论推广到多粒子、介 子的解释及核力等等。在理论物理学的每个领域里，泡利几乎都做出过子的解释及核力等等。在理论物理学的每个领域里，泡利几乎都做出过 重要贡献。人们赞誉他是重要贡献。人们赞誉

8、他是“理论物理学的良心”。“理论物理学的良心”。 泡令泡令（Pauling） 泡泡令，美国令，美国著名著名化学家。化学家。19541954年因在化学键方面的工年因在化学键方面的工 作取得诺贝尔化学奖，作取得诺贝尔化学奖，19621962年因反对核弹在地面测试年因反对核弹在地面测试 的行动获得诺贝尔和平奖，成为两位获得诺贝尔奖不的行动获得诺贝尔和平奖，成为两位获得诺贝尔奖不 同奖项的人之一同奖项的人之一。 鲍林鲍林被认为是被认为是2020世纪对化学科学影响最大的人之一，世纪对化学科学影响最大的人之一， 他所撰写的他所撰写的化学键的本质化学键的本质被认为是化学史上最重被认为是化学史上最重 要的著作之一，他提出的电负性、共振论、价键理论、要的著作之一，他提出的电负性、共振论、价键理论、 杂化轨道、蛋白质折叠等概念和理论在当今的化学界杂化轨道、蛋白质折叠等概念和理论在当今的化学界 都都有着广泛有着广泛的使用。的使用。