【知识讲解】
一、原子结构
1. 能层与能级
由必修的知识,我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的,由内而外可以分为:
第一、二、三、四、五、六、七……能层
符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q……
能量由低到高
例如:钠原子有11个电子,分布在三个不同的能层上,第一层2个电子,第二层8个电子,第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中,电子总是尽可能先从内层排起,当一层充满后再填充下一层。理论研究证明,原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下:
能 层 一 二 三 四 五 六 七……
符 号 K L M N O P Q……
最多电子数 2 8 18 32 50……
即每层所容纳的最多电子数是:2n2(n:能层的序数)
但是同一个能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级(S、P、d、F),就好比能层是楼层,能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。
能级的符号和所能容纳的最多电子数如下:
能 层 K L M N O ……
能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ……
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ……
各能层电子数 2 8 18 32 50 ……
(1) 每个能层中,能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
(2) 任一能层,能级数=能层序数
(3) s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍
各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表:
2. 构造原理
根据构造原理,只要我们知道原子序数,就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。
即电子所排的能级顺序:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……
电子填充的先后顺序(构造原理)为:
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p ...
ns (n-2)f (n-1)d np
构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。不同能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)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。如:Na:1s22s22p63s1,能级符号上面数字是该能级上的电子数。
元素原子的电子排布:(1—36号)
氢 H 1s1 ……
钠 Na 1s22s22p63s1 ……
钾 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1 ……
有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差,如:
铬 24Cr [Ar]3d54s1 铜 29Cu [Ar]3d104s1
例如:写出17Cl(氯)、21Sc(钪)、35Br(溴)的电子排布
氯:1s22s22p63s23p5