所谓基态原子,就是能量处于最低状态的原子,也就是原子的最稳定状态,基态原子的核外电子排布遵循三个原则;其表示方法通常有两种,现分别介绍如下。
一、基态原子的核外电子排布遵循三个原则
1:基态原子的核外电子排布遵循能量最低原则
基态原子的核外电子在排布的时候,遵循能量最低原则,就是先排低能量能级,低能量能级排满后再排高能量能级,所以要了解基态原子的核外电子排布,首先要搞清楚各能级能量的高低顺序。
在化学上,能级用nl表示,其中n表示主量子数,也就是电子层数,用阿拉伯数字表示;l表示角量子数,用其对应的符号来表示,当l=0、1、2、3…时,分别用s、p、d、f…来表示。例如,当n=2,l=1时,能级符号为2p 。
各能级能量的大小关系可以用以下规律来比较:①当n相同时,l越大能量越高;②当l相同时,n越大能量越高;③当n、l均不同时,有以下关系式:
ns<(n-2)f<(n-1)d<np
有上可知,电子在各能级上排布的先后顺序为,1s、2s、2p、3s、***、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p
2:基态原子的核外电子排布遵循泡利不相容原理
泡利不相容原理的内容是:每一个原子轨道内最多可以容纳两个电子,并且这两个电子的自旋方向必须相反。要利用这个原则需要知道每个能级各有几 个原子轨道。
原子轨道是由主量子数n、角量子数l、磁量子数m共同决定的,对于确定的能级l,m共有(2 l +1)个值,就意味着每一个能级有(2 l +1)个原子轨道。
例如:s能级有一个原子轨道,p能级有三个原子轨道,d能级有五个原子轨道,f能级有七个原子轨道。
由上可知,s能级最多可以容纳两个电子,p能级最多可以容纳6个电子
d能级最多可以容纳10个电子,f能级最多可以容纳14个电子。
3:基态原子的核外电子排布遵循洪特规则
洪特规则的内是:
(1)当电子在能量相同的原子轨道上排布时,应尽量占据不同的轨道并且方向相同。
(2)能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)、全空(如d0)状态下能量较低,原子较稳定。
二、基态原子的核外电子排布的表示方法
基态原子的核外电子排布的表示方法通常有两种,分别是电子排布式及轨道表达式,这两种表示方法均要遵循以上三个原则,现介绍如下:
1:核外电子排布式
用nlx表示,其中n代表电子层数,l代表能级,x代表该能级上的电子数。书写电子排布式时,注意应按电子层的顺序书写,一个电子层的各个能级写完再写下一个电子层。
2:轨道表达式
常用圆圈、方框或短线来表示轨道,或表示电子及电子的自旋方向。
下面以19~30号元素为例来加以练习(其中[Ar]表示表达式中省略的部分与Ar的电子排布式相同)。
其中24Cr和29Cu的表达式中均体现了洪特的第二个规则。
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