4.3 核外电子排布-【帮课堂】高一化学同步精品讲义（沪科版2020必修第一册 ）

4.3 核外电子排布 学习聚焦 知识精讲 知识点01 核外电子排布的规律 核外电子的运动状态 1、电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，我们形象地称它为 “电子云”。在电子云示意图中，小黑点表示电子出现的次数(注意：小黑点不表示电子数），小黑点的疏密（电子云密度)表示电子出现机会的多少。 2、电子层：根据电子的能量高低和运动区域离核的远近，分为七个电子层，电子层符号为n 3、电子亚层：在同一电子层中，电子的能量还稍有差别，电子云的形状也不相同，所以又把一个电子层分成一个或几个亚层，分别用s、p、d、f等符号表示。 s电子云为球形，P电子云为纺锤形……它们均以原子核为对称中心。每个电子层所含亚层数不等，K电子层只有一个S亚层(Is)，L电子层有s、P两个亚层(2s、2p) ，M电子层有s、p、d三个亚层(3s、3p、3d)，N电 子层有s、p、d、f四个亚层(4s、4P、4d、4f)。在同一个电子层，亚层电子的能量是按s、p、d、f的次序递增的。 电子的能量是由电子层和电子亚层共同决定的。 4、电子云伸展方向(又称为轨道）：电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的，一种伸展方向，P电子云有三种伸展方向，d电子云有五种伸展方向，f电子云有七种伸展方向。把在一定的电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。 5、电子自旋：电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳两个电子。同一轨道中的两个电子称成对电子，若一个轨道中只有一个电子，该电子被称为单电子 各电子层上的电子亚层数、轨道数和最多容纳的电子数 电子层Oz) 电子亚层 轨道数(n2) 最多容纳电子数(2/z2) K Is 1 2 L 2s、2p 1 + 3 8 M 3s、3p、3d 1 + 3 + 5 18(不可能出现在最外层） N 4s、4p、4d、4f 1+3+5+7 32(不可能出现在最外层和次外层） 0 5s( 5p、5d、5f、… 1 + 3 + 5 + 7 + - P 6s、6p、6d、6f、… 1+3+5+7+… Q 7s、7p、7d、7f、… 1+3+5+7+… 核外电子的排布规律 泡利不相容原理：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。即：同一原子中每一个轨道上只能容纳自旋方向相反的两个电子。 能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是优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。 在同一电子层上，各亚层的能量顺序为ns<np<nd< nf ，当电子层不同、电子亚层相同时，其能量顺序为ls<2s< 3s<4s， 2p<3p<4p，3d<4d<5d，4f<5f<6f。对于不同电子层的不同电子亚层，其能量高低较为复杂，如下图所示。 从图可以看出，从第3电子层起就出现能级交错现象。例如：3d的能量似乎应该低于4s，而实际上，E3d>E4s。 因此，按能量最低原理，电子是先排4s，再排3d。由于能级交错，在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外层电子的填充，所以，原子最外层和次外层电子数一般达不到最大容量。 洪特规则：电子在进入同一亚层时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。量子力学证明，电子这样排布可使能量最低。同时，洪特为此又归纳出一种特例：对于同一电子亚层，当电子的排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。即：全充满p6或d10或f14，半充满p3或d5或f7，全空p0或d0或f0。 【即学即练1】 知识点02 结构示意图与电子式 核外电子排布的表示方法 1、结构示意图：（原子和离子） 氮原子： 2、电子式 氮原子：氟化钠的电子式 COS的电子式是 3、电子排布式 硫原子： 1s22s22p63s23p4 4、轨道排布式 O原子: 【即学即练2】 知识点03 核外电子排布和元素周期律 元素周期律的本质是。 随着原子序数的递增，增加的核电荷对核外电子产生的引力大于因电子数增加后与其它电子间的斥力，导致电子层数相同的元素原子半径减小，对核外电子的吸引力增加而越难失去电子，故金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 原子半径的周期性变化规律 随着元素原子序数的递增，电子层数相同的元素的原子半径呈现出从大到小的周期性变化规律。(见下表) 原子序数 原子半径的变化 3～9 0.152 nm→0.071 nm 大→小 11～17 0.186 nm—}0.099 nm 大→小 【归纳】影响原子、离子半径大小的因素 ①电子层