原子的核外电子的排布规律

核外电子的排布规律

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核外电子的排布规律

一、能量最低原理

所谓能量最低原理是，原子核外的电子，总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入 能量较高的轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态。

原子轨道能量的高低为：

1．当n相同，l不同时，轨道的能量次序为s＜p＜d＜f。例如，E3S＜E3P＜E3d。

2．当n不同，l相同时，n愈大，各相应的轨道能量愈高。例如，E2S＜E3S＜E4S。

3．当n和l都不相同时，轨道能量有交错现象。即（n－1）d轨道能量大于ns轨道的能量，（n-1）f轨道的能量大于np轨道的能量。在同一周期中，各元素随着原子序数递增核外电子的填充次序为ns，（n－2）f，（n－1）d，np。

核外电子填充次序如图1所示。

3 图1 电子填充的次序

图2 多电子原子电子所处的能级示意图

最外层最多能容纳8电子,次外层最多能容纳18电子。

每个电子层最多容纳的电子数为2n2个(n为电子层数的数值)如: 各个电子层中电子的最大容纳量

电子层(n) K(1) L(2) M(3) N(4)

电子亚层 s s p s p d s p d f

亚层中的轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

亚层中的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14

4 每个电子层中电子的最大容纳量(2n2) 2 8 18 32

从表可以看出，每个电子层可能有的最多轨道数为n2，而每个轨道又只能容纳2个电子，因此，各电子层可能容纳的电子总数就是2n2。

二、鲍利（Pauli）不相容原理

鲍利不相容原理的内容 是：在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说在同一原子中没有运动状态完全相同的电子。例如，氦原子的1s轨道中有两个电子，描述其中一个原子中没有运动状态的一组量子数（n，l，m，ms）为1，0，0，+1/2，另一个电子的一组量子数必然是1，0，0，－1/2，即两个电子的其他状态相同但自旋方向相反。根据鲍利不相容原理可以得出这样的结论，在每一个原子轨道中，最多只能容纳自旋方 向相反的两个电子。于是，不难推算出各电子层最多容纳的电子数为2n2个。例如，n=2时，电子可以处于四个量子数不同组合的8种状态，即n=2时，最多可容纳8个电子 ，见下表。

第2课时 原子核外电子排布

【教学目标与重难点】1、核外电子的排布规律

2、电子分层排布

3、每层最多容纳的电子规律

【课时】：第2课时

【导入】：原子结构

【讲授新课】

一、核外电子的分层排布

1、核外电子排布：（1）分层排布 （2）能量低的电子离核近的区域运动 （3）能量高的电子离核远的区域运动

2、电子层：n = 1，2，3，4，5 ……

K L M N O ……

3、He 2

Ne 2 8

Ar 2 8 8

Kr 2 8 8 8

二、核外电子分布规律

1、K层为最外层时，最多容纳电子数为：2

2、除K层外，其它层为最外层时，最多容纳电子数：8

3、次外层最多容纳电子数：18

4、第n层最多容纳电子数：2N2

三、习题巩固

核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数

K L M

1 氢

2 氦

3 锂

4 铍

5 硼

6 碳

7 氮

8 氧

9 氟

10 氖

11 钠

12 镁

13 铝

14 硅

15 磷

16 硫

17 氯

18 氩

四、核外电子分布排布的一般规律

K层为最外层时，最多能容纳的电子数

除K层外，其它各层为为最外层时，最多能容纳的电子数

次外层最多能容纳的电子数

第N层里最多能容纳的电子数 2N2

五、习题巩固

1、在 中；

（1）互为同位数的是 和

。

（2）质量数相等，但不为同位素的是 和

（3）中子数相等，质子数不相等的是 和

原子核外电子排布规律

① 能量最低原理:先排K层，排满K层后再排L层.

②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。

③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时不能超过2个）

次外层最多只能容纳18个电子（K层为次外层时不能超过2个

倒数第三层最多只能容纳32个电子

注意：多条规律必须同时兼顾。

先排3d再派3d的，它们排布的时候能量有交错。电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……

原子核外电子排布规律

1、Pauli不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对

2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道

3、Hund规则：简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子

另外：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的，亦即下列电子结构是比较稳定的：

全充满---p6或d10 或f14

半充满----p3或d5或f7

全空-----p0 或d0或 f0

还有少数元素（如某些原子序数较大的过渡元素和镧系、锕系中的某些元素）的电子排布更为复杂，既不符合鲍林能级图的排布顺序，也不符合全充满、半充满及全空的规律。而这些元素的核外电子排布是由光谱实验结构得出的，我们应该尊重光谱实验事实。

对于核外电子排布规律，只要掌握一般规律，注意少数例外即可。

处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按能量最低原理排布，另外，由于电子不可能都挤在一起，它们还要遵守保里不相容原理和洪特规则，一般而言，在这三条规则的指导下，可以推导出元素原子的核外电子排布情况，在中学阶段要求的前36号元素里，没有例外的情况发生。

1．最低能量原理

电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。怎样才能使电子的能量最低呢？比方说，我们站在地面上，不会觉得有什么危险；如果我们站在20层楼的顶上，再往下看时我们心理感到害怕。这是因为物体在越高处具有的势能越高，物体总有从高处往低处的一种趋势，就像自由落体一样，我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中，物体要从地面到空中，必须要有外加力的作用。电子本身就是一种物质，也具有同样的性质，即它在一般情况下总想处于一种较为安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较高的状态（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……

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核外电子的排布规律

一、能量最低原理

所谓能量最低原理是，原子核外的电子，总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入 能量较高的轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态。

原子轨道能量的高低为：

1．当n相同，l不同时，轨道的能量次序为s＜p＜d＜f。例如，E3S＜E3P＜E3d。

2．当n不同，l相同时，n愈大，各相应的轨道能量愈高。例如，E2S＜E3S＜E4S。

3．当n和l都不相同时，轨道能量有交错现象。即（n－1）d轨道能量大于ns轨道的能量，（n-1）f轨道的能量大于np轨道的能量。在同一周期中，各元素随着原子序数递增核外电子的填充次序为ns，（n－2）f，（n－1）d，np。

核外电子填充次序如图1所示。

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图1 电子填充的次序

图2 多电子原子电子所处的能级示意图

最外层最多能容纳8电子,次外层最多能容纳18电子。

每个电子层最多容纳的电子数为2n2个(n为电子层数的数值)如: 各个电子层中电子的最大容纳量

电子层(n) K(1) L(2) M(3) N(4)

电子亚层 s s p s p d s p d f

亚层中的轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

亚层中的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 .-

每个电子层中电子的最大容纳量(2n2) 2 8 18 32

从表可以看出，每个电子层可能有的最多轨道数为n2，而每个轨道又只能容纳2个电子，因此，各电子层可能容纳的电子总数就是2n2。

二、鲍利（Pauli）不相容原理

鲍利不相容原理的内容 是：在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说在同一原子中没有运动状态完全相同的电子。例如，氦原子的1s轨道中有两个电子，描述其中一个原子中没有运动状态的一组量子数（n，l，m，ms）为1，0，0，+1/2，另一个电子的一组量子数必然是1，0，0，－1/2，即两个电子的其他状态相同但自旋方向相反。根据鲍利不相容原理可以得出这样的结论，在每一个原子轨道中，最多只能容纳自旋方 向相反的两个电子。于是，不难推算出各电子层最多容纳的电子数为2n2个。例如，n=2时，电子可以处于四个量子数不同组合的8种状态，即n=2时，最多可容纳8个电子 ，见下表。