第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
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一、能层与能级
对多电子原子的核外电子,按能量的差异将其分成不同的能层(n);各能层最多容纳的电子数为2n2。对于同一能层里能量不同的电子,将其分成不同的能级(l);能级类型的种类数与能层数相对应;同一能层里,能级的能量按s、p、d、f的顺序升高,即E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。
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:
能 层(n) |
一 |
二 |
三 |
四 |
五 |
六 |
七 |
|||||||
符 号 |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
Q |
|||||||
能 级(l) |
1s |
2s |
2p |
3s |
3p |
3d |
4s |
4p |
4d |
|
5s |
… |
…… |
|
最 多 电 子 数 |
2 |
2 |
6 |
2 |
6 |
10 |
2 |
6 |
10 |
14 |
2 |
… |
…… |
|
2 |
8 |
18 |
32 |
…… |
2n2 |
二、电子云与原子轨道
1.电子云:电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。
2.原子轨道:不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈球形对称,ns能级各有1个原子轨道;p电子的原子轨道呈纺锤形,np能级各有3个原子轨道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能级各有5个原子轨道;nf能级各有7个原子轨道。
三、核外电子排布规律
1.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、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、
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)、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。
2.能量最低原理:原子核外电子遵循构造原理排布时,原子的能量处于最低状态。即在基态原子里,电子优先排布在能量最低的能级里,然后排布在能量逐渐升高的能级里。
3.泡利原理:每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。
4.洪特规则:电子排布在同一能级的各个轨道时,优先占据不同的轨道,且自旋方向相同。
四、基态、激发态、光谱
1.基态:最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。
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。
3.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,产生不同的光谱——原子光谱(吸收光谱和发射光谱)。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。
【例题解析】
例1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )