第6章 原子结构与元素周期律(课件)《无机化学（理论篇）（第四版）》同步教学（大连理工版·2018）

第6章 原子结构与元素周期律 202X 6.1.1 基态原子核外电子分布规律 1．泡利不相容原理 在同一原子中不允许有四个量子数完全相同的电子存在。换言之，每个原子轨道中，最多只能容纳两个自旋相反的电子。 若用小“○”或“□”表示一个原子轨道，则 应用泡利不相容原理，可以确定各电子层中电子的最大容量（见链接）。 2．能量最低原理 基态原子核外电子分布时，总是尽先占据能量最低的轨道，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，这一规律称为能量最低原理。 根据能量最低原理和近似能级图可以确定基态多电子原子核外电子的分布顺序。 用电子分布式（将原子核外电子分布按电子层序数依次排列，电子数标注在能级符号右上角的式子，又称电子结构式）可清楚表示基态多电子原子核外电子分布。例如 3Li 1s22s1 6C 1s22s22p2 15P 1s22s22p63s23p3 19K 1s22s22p63s23p64s1 25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2 原子实（原子结构内层与稀有气体原子核外电子分布相同的那部分实体）表示式可简化表示核外电子分布。原子实通常用加有方括号的稀有气体元素符号表示，而其余外围电子仍用电子分布式表示。例如 6C ［He］2s22p2 15P ［Ne］3s23p3 19K ［Ar］4s1 25Mn ［Ar］3d54s2 在化学反应时，原子中能参与形成化学键的电子，称为价电子。价电子在原子核外的分布称为价电子构型（或价 层电子构型、价电子层结构）。应用价电子构型可方便讨论化学反应规律。 主族元素的价电子构型为ns1~2np1~6，副族元素为（n-1）d1~10ns1~2（镧系和锕系元素除外）。例如 6C 2s22p2 15P 3s23p3 19K 4s1 25Mn 3d54s2 实验及理论证明：基态原子失去电子的顺序是按电子层从外到内的顺序依次进行的。 例如，25Mn2+的核外电子分布是［Ar］3d5，而不是［Ar］3d34s2。 3．洪德规则 在等价轨道上分布的电子，将尽可能分占不同的轨道，且自旋相同。这个规律称为洪德规则。 例如，基态C原子核外电子分布的轨道表示式为 根据光谱实验及量子力学计算又总结出：等价轨道处于全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，具有较低的能量，比较稳定。这一规律通常又称为洪德规则的特例。 例如，铬和铜原子核外电子的排布式 24Cr不是1s22s22p63s23p63d44s2，而是 想一想 1s22s22p63s23p63d54s1。 29Cu不是1s22s22p63s23p63d94s2，而是1s22s22p63s23p63d104s1。 1．下列各元素原子的电子分布式各自违背了什么原理？请加以改正。 （1）5B 1s22s3 （2）7N 1s22s22px22py1 （3）4Be 1s22py2 答 （1）泡利不相容原理，5B 1s22s23p1 （2）洪德规则，7N 1s22s22px12py1 2pz1 （3）能量最低原理，4Be 1s22s2 由光谱实验结果得到的原子序数1～36各元素基态原子中的电子排布情况列于下表（见链接）。 6.1.2基态原子核外电子分布与元素周期律 元素单质及由化合物的性质，随原子序数(核电荷数)递增，而呈周期性的变化规律，称为元素周期律。元素周期律总结和揭示了元素性