化学核外电子的分布规律

原子核外电子排布的几个问题一、核外电子排布所遵守的规则多电子原子的核外电子排布是有规律的，首先是电子按层排布，而且每层最多容纳的电子数为2n2个;其次，最外层电子数不得超过8个，而次外层的电子数则不能超过18个。

这些规律是从实验和周期律总结出来的，核外电子的排布服从如下的三个规则:1,能量最低原理:核外电子的排布将尽可能使体系的能量最低。

因此，电子首先排布在能量最低的轨道上，最低轨道排满后，电子再进入能量较高的轨道。

2、保里原理:在同一个原子中，最多只能有两个电子处在同一状态(这里指的是由三个量子数n,1,n规定的状态或称为轨道)，但这两个电子的自旋方句必须相反。

这就是说，在同一原子中不可能有二个戈更多个电子有完全相同的四个量子数。

这个原理是呆里根据实验总结出来的，保里原理是自旋量子数为'K}整数的一类粒子(如电子、质子和中子等)所遵从钩统计规律的反映。

从几率的观点来看，两个电子在某一瞬间同时在空间某点出现的几率等于零，这说明电子有相互回避的特性，这种特性就反映在保里原理3、洪特规则:在不违背能量最低原理和保里原理的前提下，在由相同的主量子数n和角量子数1规定的等价轨道上排布电子时，电子总是先单独而且自旋平行地占据尽量多的轨道，当各等价轨道上都占有一个电子后，电子继续填充时才逐一填充在已有一个电子的轨道上。

这一规则是洪特根据光谱实验总结出来的，又称为尽量不成对原理。

作为洪特规则的特例，全充满、半充满和全空的状态较为稳定。

这里我们对洪特规则作些说明。

二、屏蔽效应和钻穿效应在确定原子轨道能级高低时，徐光宪教授曾从光谱实验总结出一个规则，即对原子而言，外层轨道能级大小由n十0,71决定，对离子而言，外层轨道能级大小由，十。

.^1决定，对原子和离子的内层执道，墓洪特规则的实质还是能量最低原理。

电子在等价轨道上分占不同轨道并且自旋平行的排布，比其他的排布方式具有较低的能量，特别是在全充满、半充满及全空的情况下，原子体系的总能量是各种可能排布y能星最低的h1s种排布方式。

核外电子排布规律：（1）电子尽量先排能量低的电子层，再排能量高的。

（2）每个电子层最多能容纳22n个电子（3）最外层不能超过8个（4）次外层不能超过18个，类推倒数第三层不能超过32个电子。

怎样确定原子的电子层排布唐荣德一、电子层容量原理在原子核外电子排布中，每个电子层最多容纳的电子数为2n2，这个规律在一些无机化学教材中叫做最大容量原理。

我认为，该原理并不能全面反映原子核外电子排布的真实情况，其一，它只适合于离核近的内电子层，且不是最大，而是等于2n2；其二，离核远的外电子层，实际排布的电子数则远远小于2n2，根本不能用此原理来描述。

离核近的内电子层与离核远的外电子层，各有其电子容量的规律，原子的电子层排布，就是这两种规律结合而成的。

为此，我总结出内电子层和外电子层的各自的容量规律，并将两者结合起来，称为“电子层容量原理”，其内容如下：设ω为原子的电子层数，n为从原子核往外数的电子层数，m为由原子最外层往里数的电子层数。

当n＜22ω+时，为内电子层，每个电子层容纳的电子数＝2n2。

当n≥22ω+时，为外电子层，每个电子层最多容纳的电子数＝2(m＋1)2。

核外只有k层时，最多容纳2个电子。

由上述两个关系组成的电子层排布如下：从以上图示可知，原子的电子排布是两头少，中间多。

应用电子层容量原理，可使外电子层不用2n2，避免出现太大偏差。

应用外电子层的公式，可以取代中学教材中的如下规律：(1)最外层电子数不超过8个(最外层为K层，则不超过2个)。

(2)次外层电子数不超过18个。

(3)外数第三层电子数不超过32个。

……因为这些规律可直接从外电子层的公式推出。

稀有气体原子的电子层排布则是很规整的相等关系，其内电子层电子数为2n2，外电子层电子数为2(m＋1)2，因此，稀有气体元素原子的电子层结构是一种稳定结构。

主族元素的原子，最外层未达到2(m ＋1)2个电子(即8个电子)，一般副族元素的原子，最外层和次外层的电子数均小于2(m ＋1)2。

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。

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2 8 18 32的最大容纳量（2n2）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。

原子核外电子排布规则[目标定位] 知道原子核外电子排布的“两原理一规则”，会正确书写原子的电子排布式和电子排布图。

一、基态原子核外电子的排布原则 1．能量最低原理原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。

能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s →2s →2p →3s →3p →4s →3d →4p ”这一顺序)。

2．泡利原理(1)在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这一原理被称为泡利原理。

(2)因为每个原子轨道最多只能容纳 2个电子且自旋方向相反，所以从能层、能级、原子轨道、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能有两个完全相同的电子的。

如氟原子的电子排布可表示为1s 22s 22p 2x 2p 2y 2p 1z ，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，所以9个电子的运动状态互不相同。

3．洪特规则(1)在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，这就是洪特规则。

(2)通俗地说，洪特规则可以表述为电子总是尽量自旋平行地分占不同的轨道。

如碳原子的电子排布图是，而不是。

(3)洪特规则的特例在等价轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。

相对稳定的状态⎩⎪⎨⎪⎧全充满：p 6、d 10、f 14全空：p 0、d 0、f 0半充满：p 3、d 5、f 7如24Cr 的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，为半充满状态，易错写为1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2。

原子核外电子排布“两原理一规则”(1)能量最低原理：电子在原子轨道上的分布要尽可能地使原子的能量最低。

(2)泡利原理：每个原子轨道最多容纳两个电子且自旋方向必须相反。

(3)洪特规则：当电子排布在同一能级(能量相同)的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。

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 2Ne 2 8Ar 2 8 8Kr 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：22、除K层外，其它层为最外层时，最多容纳电子数：83、次外层最多容纳电子数：184、第n层最多容纳电子数：2N2三、习题巩固四、核外电子分布排布的一般规律五、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 【板书设计】 【作业布置】1、按核电荷数从1~18的顺序将元素如下表排列：从核外电子层和最外层电子数分析：（1）核电荷为6和14的一组原子，它们的 相同， 不相同：核电荷数为15和16的一组原子，它们的 相同， 不相同；核电荷数为10和18的一组原子，它们的最Li N Na MgLiC367112312241437611外层电子数均为 个，它们分别是 元素的原子，一般情况下化学性质 。

（2）某元素的原子核外有3个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，该元素的元素符号是 ，原子结构示意图是 。

二、选择题1、某元素的原子，原子核外有3个电子层，最外层有4个电子，该原子核内的质子数为 （ ）A 、14B 、15C 、16D 、17 2、下列分子中，有3个原子核和10个电子的是 （ ） A 、NH 3 B 、SO 2 C 、HF D 、H 2O 3、有一种粒子，其核外电子排布为2，8，8，这种粒子可能是 （ ） A 、氩原子 B 、硫原子 C 、钙离子 D 、难以确定 三、问答题1、这些符号都代表氢，它们有什么区别？2H2H +H 2H 21。

电子层排布规律电子层排布规律如下：核外电子排布规律⑴各电子层最多容纳的电子数是2n2个(n表示电子层).⑵最外层电子数不超过8个(K层是最外层时,不超过2个).⑶核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层,然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布(即排满K层再排L层,排满L层才排M层).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.（1）泡利不相容原理：一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而且自旋方向相反,这个原理被称为泡利原理.（2）能量最低原理：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.（3）洪特规则：在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同但能量相同的轨道,且自旋方向相同.后来经量子力学证明,电子这样排布可能使能量最低,所以洪特规则也可以包括在能量最低原理中.洪特规则实际上是泡利原理的推论,也是能量最低原理的要求.电子间存在两种重要的相互作用,一是库伦作用,无论自旋方向如何,相互接近时都会增加库伦排斥,而使体系能量升高.另一种是只存在于自旋平行电子之间的相互排斥,而泡利原理绝对禁止自旋平行的电子相互接近,因此自旋平行的电子必须尽可能的远离,即分占不同的兼并轨道.电子原理的结果削弱了库伦排斥作用,从而降低化学体系能量.作为洪特规则的特例,当等价轨道为全空,半满或全满时,这些状态下,总的电子云的分布是球形对称的,原子体系的能量最低,原子的电子排布是最不稳定的.全空p0d0f0半满p3d5f7全满p6d10f143.元素的金属性和非金属性跟原子结构的关系从化学的观点来看,金属原子易失电子而变成阳离子,非金属原子易跟电子结合而变成阴离子.元素的原子得失电子的能力显然跟原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切的关系.而原子核对外层电子的吸引力的强弱主要与原子核的核电荷数、原子半径和原子的电子层结构等有关.。

核外电子的排布规律集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-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，E 3S ＜E 3P ＜E 3d 。

2．当n 不同，l 相同时，n 愈大，各相应的轨道能量愈高。

例如，E 2S ＜E 3S ＜E 4S 。

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。

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。

核外电子分布规律-核外电子填充优先顺序图围绕在原子核外作高速运动的电子，有它特殊的运动状态。

早在本世纪初，科学实验已证明了电子是一种质量为9.11×10-28g的微小粒子，证明了电子的运动具有粒子性。

但是，以后科学实验又证明了电子的运动和光、X射线一样具有波动性(图1-4)。

这就是说，电子的运动具有波粒二象性。

电子运动的这种波粒二象性，使它难以用经典物理学的一些基本定律来描述。

现代研究核外电子运动状态的理论叫做原子波动力学。

它是在本世纪20年代末由奥地利物理学家薛定谔等人发展起来的。

它的基本方面是一些复杂的数学波动方程，叫做薛定谔方程。

核外电子的运动正是通过计算薛定谔方程的解来加以描述的。

这里，我们只能按照原子波动力学的基本观点，初步形象地去认识核外电子的运动状态，从而再寻找出原子核外电子的排布有着怎样的规律。

2-1 电子云当人造卫星环绕地球旋转时，我们可以根据一定的数据计算出它在某一时刻的准确位置，描绘出它的运动轨迹。

但是，对于核外电子，我们却无法准确计算出它在某一时刻的位置，也不能描绘出它的运动轨迹。

在描绘核外电子运动时，只能指出它在原子核外空间各处出现机会的多少。

电子在核外空间一定范围内出现，好像是带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围。

可以形象地称它为“电子云”。

核外电子出现机会愈多的区域，电子云的密度愈大。

图1-5描绘了氢原子处于基态时的电子云。

氢原子核外只有1个电子，图中的“雾状”，说明氢原子核外电子在一个球形的空间里作高速运动。

图中表示，黑点密集处是电子出现机会多的地方，黑点稀疏处是电子出现机会少的地方2-2 描述核外电子运动状态的四个方面对于原子核外的每一个电子的运动状态，都可以从以下四个方面来描述。

(1)电子层原子核外的电子可以看作是分层排布的。

处于不同层次中的电子，离核的远近也不同。

离核愈近的电子层能级愈低，离核愈远的电子层能级愈高。

通常用n=1、2、3…等数值来表示电子层离核的远近。

第3课时 原子核外电子排布规则[目标定位] 知道原子核外电子排布的“两原理一规则”，会正确书写原子的电子排布式和电子排布图。

一、基态原子核外电子的排布原则 1．能量最低原理原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。

能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s →2s →2p →3s →3p →4s →3d →4p ”这一顺序)。

2．泡利原理(1)在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这一原理被称为泡利原理。

(2)因为每个原子轨道最多只能容纳 2个电子且自旋方向相反，所以从能层、能级、原子轨道、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能有两个完全相同的电子的。

如氟原子的电子排布可表示为1s 22s 22p 2x 2p 2y 2p 1z ，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，所以9个电子的运动状态互不相同。

3．洪特规则(1)在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，这就是洪特规则。

(2)通俗地说，洪特规则可以表述为电子总是尽量自旋平行地分占不同的轨道。

如碳原子的电子排布图是，而不是。

(3)洪特规则的特例在等价轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。

相对稳定的状态⎩⎪⎨⎪⎧全充满：p 6、d 10、f 14全空：p 0、d 0、f 0半充满：p 3、d 5、f 7如24Cr 的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，为半充满状态，易错写为1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2。

原子核外电子排布“两原理一规则”(1)能量最低原理：电子在原子轨道上的分布要尽可能地使原子的能量最低。

(2)泡利原理：每个原子轨道最多容纳两个电子且自旋方向必须相反。

(3)洪特规则：当电子排布在同一能级(能量相同)的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。

《核外电子分布及运动》知识清单一、核外电子的分布1、电子层原子是由原子核和核外电子组成的，核外电子围绕着原子核运动。

核外电子按照能量的高低，分布在不同的电子层上。

电子层通常用字母表示，分别为K、L、M、N、O、P、Q 等，离原子核越近的电子层，能量越低；离原子核越远的电子层，能量越高。

2、电子亚层在同一电子层中，电子的能量还略有差异，又分为不同的电子亚层。

例如，K 层只有一个亚层，即 1s；L 层有两个亚层，分别是 2s 和 2p；M 层有三个亚层，分别是 3s、3p 和 3d 等。

3、电子轨道电子在原子核外的运动不是随意的，而是在特定的轨道上进行。

每个电子亚层中包含着一定数量的电子轨道。

s 亚层只有 1 个轨道，p 亚层有 3 个轨道，d 亚层有 5 个轨道，f 亚层有 7 个轨道。

4、泡利不相容原理每个轨道最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反。

这就是泡利不相容原理。

5、能量最低原理在多电子原子中，电子总是优先占据能量最低的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

6、洪特规则在等价轨道（相同电子亚层的轨道）上，电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。

二、核外电子的运动1、电子的运动状态电子的运动状态可以用四个量子数来描述，分别是主量子数（n）、角量子数（l）、磁量子数（m）和自旋量子数（ms）。

主量子数决定电子所在的电子层，角量子数决定电子亚层，磁量子数决定轨道在空间的伸展方向，自旋量子数决定电子的自旋方向。

2、电子云由于电子的运动具有不确定性，不能像行星绕太阳那样有确定的轨道，所以用电子云来形象地描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布。

电子云密度大的地方，表示电子在该区域出现的概率大；电子云密度小的地方，表示电子在该区域出现的概率小。

3、核外电子运动的速度核外电子的运动速度非常快，接近光速。

4、影响核外电子运动的因素（1）原子核的电荷数：原子核带正电荷，电荷数越多，对核外电子的吸引力越强。