核外电子排布
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【21】以第1、2、3周期的元素为例,了解原子核外电子排布规律。
1.核外电子排布的一般规律。
(1)各电子层最多容纳的电子数目为2n2。
(2)最外层不超过8个电子(K层例外)。
(3)次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。
核外电子排布规律的依据:(1)核外电子运动的特点①电子的质量很小,运动空间很小,但电子的运动速度很快,接近于光速。
②在高速的运动时,不能找到运动轨迹,不能准确地测量和计算出电子的确切位置。
(2)核外电子总是尽先排布在能量最低电子层里,然后由里到外,依次排布在能量逐步升高的电子层里。
总之,是核外电子运动的客观事实。
2.元素的性质与元素的原子核外电子排布的关系。
(1)稀有气体的不活泼性。
稀有气体元素的原子最外层有8个电子(氦是2个)处于稳定结构,因此化学性质稳定,一般不跟其它物质发生化学反应。
(2)非金属性与金属性(一般规律)最外层电子数得失电子趋势元素的性质金属元素4易得非金属性3.第1、2、3周期的元素(短周期元素)微粒结构特点(1)稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同,与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同(所谓电子层结构相同是指:电子层数相同;电子总数相同;各层电子数相同)。
①与He核外电子排布相同的离子有:H-、Li、Be2②与Ne电子层结构相同的离子有:F-、O2-、N3-、Na、Mg2、A3③与Ar原子电子层结构相同的离子有:C-、S2-、和Y n-的核外电子排布相同,则下列关系式中正确的是()A a=b+m+nB a=b-m+nC a=b+m-nD a=b-m-n【解析】由元素X、Y的核电荷数分别是a和b,离子X m和Y n-的核外电子排布相同,可得:a-m=b+n,即a=b+m+n。
【答案】A【点评】离子X m和Y n-可表示为:a X m和b Y n-。
a X m意为a X原子失去m个电子形成的阳离子,所以a X m的电子数为a-m;b Y n-意为b Y原子得到n个电子形成的阴离子,所以b Y n-的电子数为b+n。
原子核外电子排布
⑴电子层——能量高低不同的区域,并非真实存在
⑵核外电子的分层排布:
通常用电子层形象地表示电子离核远近的不同,离核越近,电子能量越低;离核越远,电子能量越高。
⑶核外电子排布的规律:
第一层最多容纳2个电子;第二层最多容纳8个电子;最外层电子数不超过8个。
注意点:核外电子排布是由内到外排,尽量排在能量较低的电子层里,即排满第一层才轮到第二层,以此类推。
⑷原子结构与性质的关系:(依照元素周期表)
①每一横行,核电荷数即质子数依次增加,电子层数相同,每一横行的开头是金属原子(H 除外),靠近结尾是非金属原子,结尾是稀有气体原子;
②每一纵列,电子层数依次增加,最外层电子数相同;
③最外层电子数与原子性质的关系:
A 金属原子——最外层电子一般< 4个(H、He除外);~易失电子
B 非金属原子——最外层电子一般≥4个;~易得电子
C 稀有气体原子——一般为8个(He是2个)~不易得失电子
原子的化学性质主要取决于原子最外层电子数。
原子最外层电子数是相对稳定结构的,该原子的性质就稳定。
1。
核外电子的排布规律之一首先,各电子层最多容纳的电子数目是2n2。
其次,最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
第三,次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。
核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后再由里往外依次排布在能量逐步升高的电子层里。
以上几点是互相联系的,不能孤立地理解。
核外电子的排布规律之二核外电子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。
能量最低原理就是在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,只有当能量最低的轨道占满后,电子才依次进入能量较高的轨道。
也就是尽可能使体系能量最低。
洪特规则是在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同。
后来量子力学证明,电子这样排布可使能量最低,所以洪特规则可以包括在能量最低原理中,作为能量最低原理的一个补充。
在同一个原子中,离核越近、n越小的电子层能量越低。
在同一电子层中,各亚层的能量按s、p、d、f的次序增高的。
因此,E1s<E2s<E3s……;E4s<E4p <E4d……。
在多电子的原子里的各个电子之间存在相互作用,研究某个外层电子的运动状态时,必须同时考虑到核及其它电子对它的作用。
由于其它电子的存在,往往减弱了原子核对外层电子的作用力,从而使多电子原子的电子能级产生交错现象核外电子的排布规律之三(1)泡利不相容原理泡利不相容原理是奥地利物理学家泡利提出来的。
他指出,在同一个原子中,不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。
或者说,运动状态完全相同的电子在同一原子里是不能并存的、是互不相容的。
如果同一原子中的电子前三种运动状态完全一样,那么处于同一轨道上的电子其第四种运动状态——自旋方向必然不同。
由此,可以推论:同一原子中每一个轨道上只能容纳两个自旋方向相反的电子。
根据泡利不相容原理可推算出各个电子层可能容纳的电子数为2n2个。
原子核外电子排布规律①能量最低原理:电子层划分为K<L<M<O<P<Q,对应电子层能量增大;原子核外电子排布按照能量较低者低优先排布原则.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。
简单例子的结构特点:(1)离子的电子排布:主族元素阳离子跟上一周期稀有气体的电子层排布一样,如钠离子、镁离子、铝离子和氖的核外电子排布是一样的。
阴离子更同一周期稀有气体的电子排布一样:负氧离子,氟离子和氖的核外电子排布是一样的。
(2)等电子粒子(注意主要元素在周期表中的相对位置)①10电子粒子:CH4、N-3、NH-2、NH3、NH+4、O-2、OH-、H2O、H3O+、F-、HF、Ne、Na+、Mg+2、Al+3等。
②18电子粒子:SiH4、P-3、PH3、S-2、HS-、H2S、Cl-、HCl、Ar、K+、Ca+2、PH+4等。
特殊情况:F2、H2O2、C2H6、CH3OH③核外电子总数与质子总数均一样的阳离子有:Na+、NH+4、H3O+等;阴离子有:F-、OH-、NH-2; HS-、Cl-等。
前18号元素原子结构的特殊性:(1)原子核中无中子的原子:11H(2)最外层有1个电子的元素:H、 Li、Na;最外层有2个电子的元素:Be、Mg、He(3)最外层电子总数等于次外层电子数的元素:Be、Ar(4)最外层电子数等于次外层电子数2倍的元素:C ;是次外层电子数3倍的元素:O ;是次外层电子数4倍的元素:Ne(5)最外层电子数是层电子数一半的元素:Li、P(6)电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si元素周期表的规律:(1)最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素,最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族元素,最外层电子数为8的元素是稀有气体(He例外)(2)在元素周期表中,同周期的ⅡA、ⅢA族元素的原子序数差别有:①第2、3周期(短周期)元素原子序数都相差1;②第4、5周期相差11;③第6、7周期相差25(3)同主族、邻周期元素的原子序数差①位于过渡元素左侧的主族元素,即ⅠA、ⅡA族,同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素总数;相差的数分别为2,8,8,18,18,32②位于过渡元素左侧的主族元素,即ⅢA~ⅦA族,同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数。