高中化学-原子核外电子排布知识详解

一、电子的运动特征运动速度很快，与宏观物体的运动有极大不同：不能同时确定速度和位置，不能描绘动轨迹。二、能层和能级(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示。n值越大，能量越高。(2)能级：①根据多电子原子中同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。③能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s、3p、3d能级。④s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的二倍。(3)能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七…符号KLMNOPQ…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………容纳最多电子数22626102610142…………281832…………2n2三、电子云与原子轨道(1)电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。(2)原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。能级符号电子云形状空间延伸方向s球形一种p哑铃形三种(相互垂直，分别相对于x、y、z轴对称)d//f//(3)轨道能量①同能层的不同能级能量s<p<d<f。②不同能层相同能级的能量1s<2s<3s……，2p<3p<4p……，半径随能层增大而增大。③同能层同能级不同轨道能量相同2px＝2py＝2pz。四、基态原子核外电子排布1.能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。即原子的核外电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。2.构造原理：随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。【特别提醒】所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。3.核外电子排布的三个规律能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋状态相反的电子洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同(3)表示方法表示方法以硫原子为例原子结构示意图

电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图(轨道表示式)价电子排布式3s23p4五、原子状态与原子光谱1.基态原子：处于最低能量的原子。2.激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。3.原子光谱①当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,释放一定频率的光子,这是产生原子发射光谱的原因；当电子从较低能量的激发态乃至基态跃迁到较高能量的激发态时,需吸收一定频率的光子,这是产生原子吸收光谱的原因。②不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素的分析方法，称为光谱分析。③光谱分析的应用：鉴定元素。六、原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数”1.主量子数n，n＝1，2，3，4，……(只能取正整数)，描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近(对应不同的能层)，用K、L、M、N等符号表示，决定电子能量高低。2.角量子数l，l＝0，1，2，3……n－1(取值受n的限制)，描述原子轨道或电子云的形状(对应不同的能级)，用s、p、d、f等符号表示，与主量子数n共同决定电子的能量。3.磁量子数m，m＝0，±1，±2，……±l(取值受l的限制)，描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向(对应不同的原子轨道)。4.自旋磁量子数m，m＝，表示同一原子轨道中电子的两种自旋状态。如对于基态的氟原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为。例如：F原