第一章 原子结构与性质

第一节 原子结构

一、能层与能级

对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n)；各能层最多容纳的电子数为2n2。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。

各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：

能 层(n) 一 二 三 四 五 六 七 符 号 K L M N O P Q 能 级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s ... ...... 最 多

电 子 数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 ... ...... 2 8 18 32 ...... 2n2 二、电子云与原子轨道

1．电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。

　　2．原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有5个原子轨道；nf能级各有7个原子轨道。

三、核外电子排布规律

　　1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：

　　1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f......

　　构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。

　　构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。

　　2．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。

3．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。

4．洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向