(1)电子云径向分布图 几率= 2s3d 3p 峰数=n-l27 28 29 氢原子的电子云的特征: 氢原子的电子云呈球形对称,而多电子原子的电子云则比较复杂。 电子云图上的一个小黑点,并不表示一个电子,而是表示 电子在某一时刻曾在 此处出现一次。 30 (2)电子云的角度分布 电子云的角度分布比波函数的角度分布图“瘦”一些,无正负号 2核外电子排布和元素周期律8.2.1多电子原子的能级 一.屏蔽效应 氢原子核外轨道能量: eV 氢原子核外轨道能量只与主量子数有关 对多电子原子,由于其它电子对某一电子的排斥作用,相当于降 低部分核电荷对指定电子的吸引力,这种作用称为屏蔽作用。 有效核电荷Z* =Z-σ,σ叫屏蔽常数 eV 多电子原子轨道能量:σ由Slater规则计算: (1)分组(1s),(2s2p),(3s3p),(3d),(4s4p),(4d),(4f),(5s5p)…. (2)右边各组对左边各组无屏蔽作用,σ=0;外层对内层无屏蔽作 (3)同一组σ=0.35(1s中,σ=0.30)(4)(n-1)电子ns、np对外组电子σ =0.85,对nd、nf对外组σ =1.00 (5)更内层各组σ =1.00 二.钻穿效应 由于电子的角量子数l不同,其几率的径向分布不同,而使 电子的能量发生变化的现象,称为钻穿效应。角量子数l越小, 几率的径向分布钻到核附近的机会越大,电子的能量降低。 钻穿效应结果:E 3s 4s(如下图) 3d 4s 3d 和4s原子轨道电子云径向分布图 33多电子原子轨道能 ns(n4),例如:E 3d ns(n6),例如:E 4f 7s例题:计算基态钾原子的4s和3d电子的能量 解:已知,K(19):1s -1.51eVσ(4s)= 80.85+101.00= 16.80 4f(2)l相同n不同:n大,则E越高(屏蔽效应) 34 例题.23号元素钒(V)的电子层结构为1s 试计算其3d和4s能级能量解:σ(3d)= 10.35+181.00=18.7 -27.94eVσ(4s)= 10.35+110.85+101.00= 19.7 当3d排布电子后,对4s电子有屏蔽作用,使4s电子能量升高 352.2核外电子排布 一、原子轨道近似能级组 1.Pauling.能级组 轨道顺 1s2s2p 3s3 1818 32 32 (1)组数=n(主量子数) (2)每能级组(除外)以s开头,以p结尾 特点: 2.徐先宪近似规律:取(n+0.7l)整数即为能级组数。 4d 5p 4f 6s n+0.7l 5.4 5.7 6.1 36二、电子排布三原则 1.能量最低原则 按Pauling.能级组,能量由高到低排布 2.保里不相容原理 同一个原子里没有4个量子数完全相同的电子或每个原子轨道 至多容纳2个电子,并且自旋相反。 d:10f:14 3.洪特规则 简并轨道(n,l相同)上的电子,分占不同的轨道,并自旋 相反;当p、d、f全充满、半充满、全空时,为相对稳定状态。 有不同的排布方式,a符合洪特规则的要求 37三、电子排布 1.稀有气体元素电子排布 He(2): 1s 第1能级组全充满Ne(10):1s 第1-2能级组全充满Ar(18):1s 第1-3能级组全充满Kr(36):1s 3d10 4p 第1-4能级组全充满Xe(54):1s 3d10 4p 4d10 5p 第1-5能级组全充满Rn(86):1s 3d10 4p 4d10 5p 4f14 5d 10 6p 第1-6能级组全充满17 Cl: 2.其它元素电子排布 1s 26Fe: 17 Cl: [Ne]3s Ne:10[Ne]3s3p 1,2能级组全充满 17-10=7 [Ar]4s 1-3能级组全充满[Ar]4s3d4p 26-18=8 [Ar] 3d 38例题:写出 17 Cl, 19 24Cr, 29 Cu, 26 Fe, 30 Zn, 31 Ga, 35 Br, 59 Pr和82 Pb的电子结构式(电子排布)和价电子层结构 原子 电子排布 价电子层结构 17 Cl [Ne]3s 24Cr [Ar]3d 26Fe [Ar]3d 29Cu [Ar]3d 10 4s 3d10 4s 30Zn [Ar]3d 10 4s 3d10 4s 31Ga [Ar]3d 10 4s 34Se [Ar]3d 10 4s 38Sr [Kr]5s 59Pr [Xe]4f 82Pb [Xe] 4f 14 5d 10 6s 注意:绝大部分元 素符合上 述规律, 但也有例 Ru(44)4d Rh(45)4d Pd(46)4d 10 39如何确定价电子层结构: 原子实外有未充满的次外层d轨道和最外层,价电子层结构为: (n-1)d +ns; 原子实外有刚刚充满的次外层d轨道和最外层,价电子层结构为: (n-1)d +ns; 原子实外有已充满的次外层d轨道和最外层,价电子层结构为: 最外层nsnp 原子实外有未充满的(n-2)f轨道和最外层,价电子层结构为:(n-2)f +ns; 原子实外只有一个电子层,则价电子层结构为: 最外层ns或nsnp; 上一页 40 2.3原子结构与元素周期律的关系 价电子层结构 价电子层结构特点 价层电子数 周期ns 1-2 ns np1-6 只含最外层 主族元素 (n-1)d1-9 ns 1-2 未充满的(n-1)d 副族元素 (n-1)d10 ns 1-2 刚刚充满的(n-1)d 副族元素 11,12 (n-2)f1-14 ns 1-2 未充满的(n-2)f 副族元素 1.原子的电子层结构与与族、周期的关系41 42 元素周期表 TimHelvey He Li SolidsMan Made Elements NeNa Mg Gases Liquids Al Si ClAr CaSc Ti CrMn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge SeBr Kr Rb Sr ZrNb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd SnSb Te XeCs Ba La Hf Ta ReOs Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po RnFr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa NpPu Am Cm Bk Cf Es Fm Md Lr43 综上所述: 周期数=最外电子层主量子数(n)=能级组序数;B~B族数=价层电子数=最高正化合价; 价层电子数=8、9、10,为族;价层电子数=11、12, 分别为B和B族; 最外层电子数不超过8个,次外层不超过18个。