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第一篇原子结构与元素周期律

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第一篇原子结构与元素周期律

1．1     原子核外电子的排布

1．1．1   关于电子云的含义

现代原子结构理论认为，电子在原子核外高速运动，而且没有一定的轨道，所以，电子在核外运动时就像一团带负电荷的云雾笼罩着带正电荷的原子核，因此，通常把核外电子的运动比喻为电子云。电子云是一个形象的比喻，是用宏观的现象去想象微观世界的情景，电扇通常只有三个叶片，但高速转起来，看到的却是一团云雾，像是叶片化成了云雾；电子在核外运动速度极高，而且没有一定的轨迹，因而可以在想象中“看”到电子的运动“化”成了云雾，一团带负电荷的云雾。因此电子云不是实质性的云雾，不能理解为由无数电子组成的云雾。氢原子核外只有一个电子，也仍可以用电子云来描述。

电子云常用由许多小黑点组成的图形表示。实际上是使用统计学原理来发现电子在原子核外运动的规律。小黑点密集的地方表示在该处的单位体积内，电子出现机会较多（或称为几率密度较大）。

1．1．2 电子层、电子亚层、轨道

原子结构理论进一步指出，核外电子由于能量的不同，分布在离核远近不同的区域内运动，把这些区域叫做电子层；电子层又分为若干亚层；亚层还有不同的轨道；而在每个轨道中运动的电子还有两种不同的自旋。电子层、亚层、轨道、自旋四个方面决定了一个核外电子的运动状态。

    ①电子层——表示两方面意义：一方面表示电子到原子核的平均距离不同，另一方面表示电子能量不同。K、L、M、N、O、P……电子到原子核的平均距离依次增大，电子的能量依次增高。

②亚层——也表示两方面意义：一方面表示电子云形状不同，s电子云是以原子核为中心的球形，p电子云是以原子核为中心的无柄哑铃形，d和f电子云形状更复杂一些；另一方面，表示能量不同，同一电子层中s、p、d、f亚层电子能量依次增高。

③轨道——在一定的电子层中，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间，称为一个轨道。关于轨道的含义可以这样理解：轨道是指一个立体的空间；是原子核外电子云所占据的特定的空间；这个空间的大小、形状分别由电子层、亚层决定。除了s电子云是球形外，其余亚层的电子云都有方向，有几个方向就有几个特定空间，即有几个轨道。所以，轨道可以说是原子核外每个s亚层和其余亚层的每个方向上的电子云所占据的特定的空间。每一个原子核外都有许多电子层、亚层，因此，每个原子核外都有许多轨道。由于三个p轨道的能量是相同的，所以又叫简并轨道或等价轨道。所谓等价轨道是指其能量相同、成键能力相同只是空间取向不向的轨道而言。

    p、d、f亚层的电子云分别有3个、5个和7个伸展方向。因而分别有3、5、7个轨道：3个p轨道、5个 d轨道和7个f轨道。它们的能量完全相同；电子云形状也基本相同。

1．1．3    关于能级

     1．1．3．1 能级的概念
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