131-1-2多电子原子核外电子的排布

1、2、 多电子原子的能级(1) Pauling 的原子轨道能级图在大量的光谱数据以及某些近似的理论计算的基础上，Pauling 提出了多电子原子的原子轨道近似能级图。图中的能级顺序是指电子按能级高低在核外排布的顺序，即填入电子时各能级能量的相对高低。Pauling 的原子轨道近似能级图，将所有能级按照从低到高分为 7 个能级组。能量相近的能级划为一个能级组不同能级组之间的能量差较大，同一能级组内各能级相差较小。(2) 徐光宪规则对于一个能级，其（n + 0.7 l ）值越大，则能量越高。而且该能级所在能级组的组数，就是（n + 0.7 l ）的整数部分。以第七能级组为例进行讨论7 p （n +

2、0.7 l ）= 7 + 0.7 1 = 7.76 d （n + 0.7 l ）= 6 + 0.7 2 = 7.45 f （n + 0.7 l ）= 5 + 0.7 3 = 7.17 s （n + 0.7 l ）= 7 + 0.7 0 = 7.0因此，各能级均属于第七能级组，能级顺序为E7s E5f E6d E7p 这一规则称为这一规则称为 n + 0.7 l 规则。规则。(3) 科顿原子轨道能级图Pauling 的原子轨道能级图是一种近似的能级图，基本上反映了多电子原子的核外电子填充的顺序。但必须指出的是，由于各原子轨道的能量随原子序数增加而降低，且能量降低的幅度不同，所以造成不同元素的原子

3、轨道能级次序不完全一致。这一重要事实，在 Pauling 的原子轨道能级图中没有得到体现。美国当代化学家美国当代化学家 F. A. Cotton ，总结前人的光谱实验，总结前人的光谱实验和量子力学计算结果，画出了原子轨道能量随原子序数而和量子力学计算结果，画出了原子轨道能量随原子序数而变化的图变化的图 Cotton 原子轨道能级图。原子轨道能级图。Cotton 的原子轨道近似能级图的原子轨道近似能级图原子序数为原子序数为 1 的的 H 元素，元素，其主量子数其主量子数 n 相相同的原子轨道的能量相同的原子轨道的能量相等，即不发生能级分裂。等，即不发生能级分裂。随着原子序数的增大，随着原子序数的

4、增大，各原子轨道的能量逐渐各原子轨道的能量逐渐降低。由于角量子数降低。由于角量子数 l 不同的轨道能量降低的不同的轨道能量降低的幅度不一致，引起了能幅度不一致，引起了能级分裂，即级分裂，即E ns E np E nd E nf不同元素的原子轨不同元素的原子轨道能级的排列次序可能道能级的排列次序可能不完全一致。如，原子不完全一致。如，原子序数为序数为 1520 的元素，的元素，E4s E3d ，原子序数大，原子序数大于于 21 的元素的元素 E3d E4s 。第五和第六能级组，能第五和第六能级组，能级交错现象更为复杂，级交错现象更为复杂，而一些元素的原子轨道而一些元素的原子轨道能级排列次序比较特

5、殊。能级排列次序比较特殊。3、核外电子的排布电子在核外的排布应遵循三个原则，即能量最低原理、Pauli 原理和 Hund 规则。了解核外电子的排布，可以从原子结构的观点认识元素性质变化的周期性的本质。（1 1）、构造原理）、构造原理基态基态泡利不相容原理泡利不相容原理：基态多电子原子基态多电子原子中不可能同时存中不可能同时存在在4个量子数完个量子数完全相同的电子，全相同的电子，即，在一个轨道即，在一个轨道里最多只能容纳里最多只能容纳2个电子，它们个电子，它们的自旋方向相反。的自旋方向相反。价电子价电子洪特规则：洪特规则：基态多电子原子中同一能级的轨道能量相等，称基态多电子原子中同一能级的轨道能

6、量相等，称为简并轨道；基态多电子原子的电子总是首先自旋平行地、为简并轨道；基态多电子原子的电子总是首先自旋平行地、单独地填入简并轨道。单独地填入简并轨道。洪特规则特例：半满规则、全满规则、全空洪特规则特例：半满规则、全满规则、全空24 Cr Ar 3d5 4s1；42 Mo Kr 4d5 5s174 W Xe 5d4 6s229 Cu Ar 3d10 4s1；47 Ag Kr 4d10 5s179 Au Xe 5d10 6s1考察周期表可发现，第考察周期表可发现，第5 5周期有较多副族元素的电子周期有较多副族元素的电子组态不符合构造原理，多数具有组态不符合构造原理，多数具有5s5s1 1的最外层构型的最外层构型, ,尤其是尤其是钯钯(4d(4d10105s5s0 0) )，是最特殊的例子。，是最特殊的例子。第五周期过渡金属原子的4d能级和能级和5s能级的轨道能差别能级的轨道能差别较小较小，导致5s1构型比5s2构型的能量更低。第六周期，其过渡金属的电子组态多数遵循构造原理，可归咎为6s能级能级能量降低、稳定性增大能量降低、稳定性增大，与这种现象相关的还有第6周期p区元素的所谓“6s2惰性电子对效应惰性电子对效应”。6s2惰性电子对效应：惰性电子对效应：是因随核电荷增大，电子的速度明显增大，这种效应对6s电子的影响尤为显著，这是由于6s电子相对于5