二是,在真正使用时,画出这一图还是略显麻烦。不一定要用圆圈来表示一个能级。如用方格来代表一个能级,则画图的速度能显著提高,使用起来也更为方便。
二、推荐的“电子填充次序简图”
如用方格来代表一个能级,可以将电子填充顺序图化简为“电子填充次序简图”(图五)。这一图与前面的图四、图三完全等价,用法也完全相同。
电子填充次序简图在教学中还可以把许多重要的知识概括起来。通过该图的延伸版“电子填充次序教学图”(图六)的讲解,还能使学生掌握更多的信息。
由于电子填充是建立在核外电子运动状态描述的基础之上的,所以“教学图”一定要与所有描述原子核外电子运动状态的知识紧密地结合起来:
1、该图形象地表示出核外的电子是分层排列的。按电子的平均能量和离核距离,分别有第一电子层、第二电子层、第三电子层……(即主量子数n = 1、2、3、4、5…,光谱学符号为K、L、M、N、O……)。随主量子数的增加电子的平均能量和离核距离要依次增加。
2、每个电子层包含有数目不等的亚层(也就是能级)。不同的亚层,要用不同的符号来表示,且与角量子数相关。如l= 0、1、2、3……的亚层,其光谱学符号分别为s、p、d、f、g……。
又由于角量子数的取值范围是受主量子数制约的,l= 0、1、2、3……(n -1),在每个电子层中,角量子数(亚层)的个数为n 。这样,K、L、M、N、O电子层包含的亚层数分别为1、2、3、4、5…,每个电子层的主量子数与其含有的能级数相等。如,第三电子层含有三个能级。第四电子层含有4个能级。
3、在不同亚层、也就是不同能级中,所含有的原子轨道数也是不同的。原子轨道的数目要受角量子数的限制。亚层的角量子数(l)与其包含的原子轨道数的关系为,轨道数=(2l +1)。这样,当角量子数l 分别为0、1、2、3、4时,其对应能级的轨道数分别为1、3、5、7、9…。
由于每个轨道最多可以容纳自旋相反的两个电子,这样s、p、d、f、g能级,最多容纳的电子数就依次是2、6、10、14、18…。
由此也可以算出随n的增加,各电子层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32、50…。
另一方面,能反映出电子相互作用对各能级的影响
4、对氢原子来说(原子核外只有1个电子时),同一电子层中各亚层的能量是相同的。如M电子层的3s、3p、3