1樓:匿名使用者
原子結構的理論來一直在發展和完善源中,對中學生來講,不能講得很科學,因為涉及到更深的知識,所以就用比較通俗的方式解釋了。
這裡,其實涉及到兩種體系
1、h原子代表的單電子體系
因為只有1個電子,很乾淨,沒有其它電子對它的影響,所以軌道能量首先由主量子數決定
即,1s,2s,2p,3s,**,3d,4s,4p,4d,4f......即不存在能級交錯
2、其它的多電子體系
因為存在多個電子,電子之間是有相互作用的,所以導致最後的結果中出現了能級交錯
即,......**,4s,3d,......
即主量子數大,4s,能量卻低於主量子數小的3d
如何通過4個量子數來判斷是哪個元素
2樓:匿名使用者
核外電子的運動
電子在原子中的運動狀態,可n,l,m,ms四個量子數來描述。
(一)主量子數n
主量子數n是用來描述原子中電子出現機率最大區域離核的遠近,或者說它是決定電子層數的。主量子數的n的取值為1,2,3...等正整數。例如,n=1代表電子離核的平均距離最近的一層,即第一電子層;n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠的一層,即第二電子層。
餘此類推。可見n愈大電子離核的平均距離愈遠。
在光譜學上常用大寫拉丁字母k,l,m,n,o,p,q代表電子層數。
主量子數(n)12
3456
7電子層符號kl
mnop
q主量子數n是決定電子能量高低的主要因素。對單電子原子來說,n值愈大,電子的能量愈高。但是對多電子原子來說,核外電子的能量除了同主量子數n有關以外還同原子軌道(或電子雲)的形狀有關。
因此,n值愈大,電子的能量愈高這名話,只有在原子軌道(或電子雲)的形狀相同的條件下,才是正確的。
(二)副量子數l
副量子數又稱角量子數。當n給定時,l可取值為0,1,2,3...(n-1)。在每一個主量子數n中,有n個副量子數,其最大值為n-1。
例如n=1時,只有一個副量子數,l=0,n=2時,有兩個副量子數,l=0,l=1。餘此類推。按光譜學上的習慣l還可以用s,p,d,f等符號表示。
l 0 1 2 3
光譜符號 s p d f
副量子數l的一個重要物理意義是表示原子軌道(或電子雲)的形狀。l=0時(稱s軌道),其原子軌道(或電子雲)呈球形分佈(圖4-5);l=1時(稱p軌道),其原子軌道(或電子雲)呈啞鈴形分佈(圖4-6);...
圖4-5 s電子雲圖 4-6 p電子
副量子數l的另一個物理意義是表示同一電子層中具有不同狀態的亞層。例如,n=3時,l可取值為0,1,2。即在第三層電子層上有三個亞層,分別為s,p,d亞層。
為了區別不同電子層上的亞層,在亞層符號前面冠以電子層數。例如,2s是第二電子層上的亞層,**是第三電子層上的p亞層。表4-1列出了主量子數n,副量子數l及相應電子層、亞層之間的關係。
表4-1 主量子數n,副量子數l及其相應電子層亞層之間的關係
n電子層l亞層
1101s
2202s
12p33
03s1**
23d44
04s14p
24d34f
對於單電子體系的氫原子來說,各種狀態的電子能量只與n有關。但是對於多電子原子來說,由於原子中各電子之間的相互作用,因而當n相同,l不同時,各種狀態的電子能量也不同,l愈大,能量愈高。即同一電子層上的不同亞層其能量不同,這些亞層又稱為能級。
因此副量子數l的第三個物理意義是:它同多電子原子中電子的能量有關,是決定多電子原子中電子能量的次要因素。
(三)磁量子數m
磁量子數m決定原子軌道(或電子雲)在空間的伸展方向。當l給定時,m的取值為從-l到+l之間的一切整數(包括0在內),即0,±1,±2,±3,...±l,共有2l+1個取值。即原子軌道(或電子雲)在空間有2l+1個伸展方向。
原子軌道(或電子雲)在空間的每一個伸展方向稱做一個軌道。例如,l=0時,s電子雲呈球形對稱分佈,沒有方向性。m只能有一個值,即m=0,說明s亞層只有一個軌道為s軌道。
當l=1時,m可有-1,0,+1三個取值,說明p電子雲在空間有三種取向,即p亞層中有三個以x,y,z軸為對稱軸的px,py,pz軌道。當l=2時,m可有五個取值,即d電子雲在空間有五種取向,d亞層中有五個不同伸展方向的d軌道(圖4-7)。
圖4-7 s,p,d電子雲在空間的分佈
n,l相同,m 不同的各軌道具有相同的能量,把能量相同的軌道稱為等價軌道。
(四)自旋量子數ms
原子中的電子除繞核作高速運動外,還繞自己的軸作自旋運動。電子的自旋運動用自旋量子數ms表示。ms 的取值有兩個,+1/2和-1/2。
說明電子的自旋只有兩個方向,即順時針方向和逆時針方向。通常用「↑」和「↓」表示。
綜上所述,原子中每個電子的運動狀態可以用n,l,m,ms四個量子數來描述。主量子數n決定電子出現機率最大的區域離核的遠近(或電子層),並且是決定電子能量的主要因素;副量子數l決定原子軌道(或電子雲)的形狀,同時也影響電子的能量;磁量子數m決定原子軌道(或電子雲)在空間的伸展方向;自旋量子數ms決定電子自旋的方向。因此四個量子數確定之後,電子在核外空間的運動狀態也就確定了。
量子數,電子層,電子亞層之間的關係
每個電子層最多容納的電子數 2 8 18 2n^2
主量子數n 1 2 3 4
電子層 k l m n
角量子數l 0 1 2 3
電子亞層 s p d f
每個亞層中軌道數目 1 3 5 7
每個亞層最多容納電子數 2 6 10 14
核外電子的分佈:
1. 原子中電子分佈原理:
(兩個原理一個規則):
(1)、泡利(pauli)不相容原理
在同一原子中,不可能有四個量子數完全相同的電子存在。即每一個軌道內最多隻能容納兩個自旋方向相反的電子。
(2)、能量最低原理
多電子原子處於基態時,核外電子的分佈在不違反泡利原理前提下,總是儘先分佈在能量較低的軌道,以使原子處於能量最低狀態。
(3)、洪特(hund)規則
原子在同一亞層的等價軌道上分佈電子時,儘可能單獨分佈在不同的軌道,而且自旋方向相同(或稱自旋平行)。
基態原子中電子的分佈
1、核外電子填入軌道的順序
應用近似能級圖,根據「兩個原理一條規則」,可以準確地寫出91種元素原子的核外電子分散式來。
在110種元素中,只有19種元素原子層外電子的分佈稍有例外:
它們是若再對它們進一步分析歸納還得到一條特殊規律——全充滿,半充滿規則:對同一電子亞層,當電子分佈為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)時,電子雲分佈呈球狀,原子結構較穩定,可挑出8種元素,剩餘11種可作例外。
多電子原子結構
1、核外電子排布三原理
(1)泡利不相容原理:解決各電子層電子數目問題。
◆ 在任何一個原子中,決不可能有兩個電子具有四個完全相同的量子數,即在同一個原子中,不可能有運動狀態完全相同的電子。
◆ 當 n一定時,l可取(n-1)個值,而在l限定下,原子軌道可有(2l+1)個伸展方向,即(2l+1)個軌道,而每個軌道可容納兩個電子,所以每層最多容納電子數為
電子層 1 2 3 4
電子數 2 8 18 32
(2)最低能量原理:解決電子排布問題
◆ 多電子原子在基態時,核外電子總是儘可能地先佔據能量最低的軌道,以使體系能量最低。
◆ 軌道能級規律
1當角量子數相同時,隨主量子數增加,軌道能級升高1s<2s<3s<4s; 2p<**<4p<5p; 3d<4d<5d
2當主量子數相同時,隨角量子數增加,軌道能級升高ns 3當主量子數與角量子數都不同時,能級次序比較複雜,有時出現「能級交錯」現象,即某些主量子數較大的原子軌道其能級可以比主量子數較小的原子軌道低。如 4s<3d, 5s<4d , 6s<4f<5d<6p ◆ 鮑林近似能級圖 鮑林根據大量光譜資料以及某些近似的理論計算,得到了多電子原子的原子軌道能級的近似圖 能級組:按照能級高低的順序,把能量相近的能級劃成一組,稱為能級組。按照1、2、3能級組順序,能量依次增高。 電子分散式:核外電子的分佈表示式,如 k: ti: 鮑林近似能級順序並不是所有元素軌道能級的實際順序,它只不過是表示在考慮電子分佈時,隨核電荷數的增加的一個電子應分佈在一哪一個軌道的一般規律,它不代表核外電子的實際分佈情況,如鈦原子的近似能級順序為: 而其電子分散式為: (3)洪特規則:解決同一電子層電子排布問題 ◆ 處於主量子數和角量子數都相同的軌道中的電子,總是儘先佔據磁量子數不同的軌道,而且自旋量子數相同(自旋平行) ◆ 兩個電子同佔一個軌道,這時電子間的排斥作用會使系統能量升高,兩個電子只有分佔等價軌道時,才有利於降低系統的能量,所以洪特規則可認為是最低能量原理的補充 如 p: **軌道上的3個電子分佈應為:↑↑↑ (4)特殊情況 ◆ 有19種元素原子的電子分散式不完全符合近似能級順序,如: 它們的3d軌道電子分別為10和5,處於全滿或半滿狀態,原子比較穩定,對於p、f軌道,半滿狀態為p3和f7,全滿狀態為p6和f14 ◆ 外層電子構型即外層電子分散式,對於原子來說: 主族元素:最外層的電子分散式,如: 副族元素:最外層s電子和次外層d電子的分散式,如: ◆ 元素離子的外層電子構型: 當原子失去電子成為陽離子時,一般是能量較高的最外層的電子失去,而且往往引起電子層數的減少。如: 當原子得到電子成為陰離子時,電子總是分佈在最外電子層上,如: 元素離子的外層電子構型 (1)8電子構型 (2)9~17電子構型 (3)18電子構型 (4)18+2電子構型 第一題 水和乙醇，用鈉塊，劇烈程度不同。醋酸 碳酸 苯酚看酸性，酸性強的羥基上的氫活潑。應該是醋酸強於碳酸強於苯酚，方程式，水 乙醇和鈉出氫氧化鈉和氫氣 乙醇鈉和氫氣，很好寫。之後，用醋酸滴加到碳酸鈣上，出醋酸鈣和水和二氧化碳，知道醋酸強於碳酸 方程式很好寫 用二氧化碳通入苯酚水溶液中，如果我沒記錯... 其概念如bai下 兩個或幾個自由du狀態的粒子結合在一起zhi時釋放的能量 自由dao原子結合為分子時放內出的容能量叫做化學結合能,分散的核子組成原子核時放出的能量叫做原子核結合能。原子核是核子憑藉核力結合在一起構成的,要把它們分開,也需要能量,這就是原子核的結合能 binding energy 結... 氕是氫元素的的同位素，氫元素可以說是一類元素，有三種同位素，氕，氘，氚，為什麼說他是氫原子呢？因為辨別同種原子是看他的質子數是否一致，人們發現一種元素，他的質子數和最初定義的氫原子的質子數一樣，就將他劃分成氫原子的同位素，不同的是中子數，氕原子中沒有中子，氘原子中有一箇中子，氚原子中有兩個中子。氕就...求助羥基上的氫原子的活潑性，的氫原子活潑為什麼是和水中 羥基 上的氫原子比
高中原子物理裡,什麼是結合能,高中原子物理裡,什麼是結合能如何定義能詳細解析一下嗎。
氕原子和氫原子有任何的不同嗎，搞不懂