在多電子的原子裡,根據什麼劃分電子層

時間 2021-08-30 11:23:08

1樓:匿名使用者

下面的都是複製的都是理論

其實教你一個簡單而快速的方法

背出稀有氣體的序數

22+8

2+8+8

2+8+8+18+18

2+8+8+18+18+32

2+8+8+18+18+32+32=118

然後自己推導

實在不懂再看下面的

下面的都是理論 主要自己多做題目

電子層electronic shell

電子層,或稱電子殼,是原子物理學中,一組擁有相同主量子數n的原子軌道。

電子在原子中處於不同的能級狀態,粗略說是分層分佈的,故電子層又叫能層。電子層可用n(n=1、2、3…)表示,n=1表明第一層電子層(k層),n= 2表明第二電子層(l層),依次n=3、4、5時表明第三(m層)、第四(n層)、第五(o層)。一般隨著n值的增加,即按k、l、m、n、o…的順序,電子的能量逐漸升高、電子離原子核的平均距離也越來越大。

電子層可容納最多電子的數量為2n^2。

電子層不能理解為電子在核外一薄層空間內運動,而是按電子出現機率最大的區域,離核遠近來劃分的。

亨利·莫斯萊和巴克拉首次於x-射線吸收研究的實驗中發現電子層。巴克拉把它們稱為k、l和、m(以英文子母排列)等電子層(最初 k 和 l 電子層名為 b 和 a,改為 k 和 l 的原因是預留空位給未發現的電子層)。這些字母后來被n值1、2、3等取代。

電子層(electronic shell)的名字起源於波爾模式中,電子被認為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉,所以軌跡就形成了一個殼。

電子在原子核外排布時,要儘可能使電子的能量最低。一般來說,離核較近的電子具有較低的能量,隨著電子層數的增加,電子的能量越來越大;同一層中,各亞層的能量是按s、p、d、f的次序增高的。這兩種作用的總結果可以得出電子在原子核外排布時遵守下列次序:

1s、2s、2p、3s、3p、4s、 3d、4p……

當原子處在基態時,原子核外電子的排布遵循三個原則:

(1)泡利不相容原理

(2)能量最低原理

(3)洪特規則

泡利不相容原理

我們已經知道,一個電子的運動狀態要從4個方面來進行描述,即它所處的電子層、電子亞層、電子雲的伸展方向以及電子的自旋方向。在同一個原子中沒有也不可能有運動狀態完全相同的兩個電子存在,這就是保裡不相容原理所告訴大家的。根據這個規則,如果兩個電子處於同一軌道,那麼,這兩個電子的自旋方向必定相反。

也就是說,每一個軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子。

根據保裡不相容原理,我們得知:s亞層只有1個軌道,可以容納兩個自旋相反的電子;p亞層有3個軌道,總共可以容納6個電子;d亞層有5個軌道,總共可以容納10個電子。我們還得知:

第一電子層(k層)中只有1s亞層,最多容納兩個電子;

注意: 第二電子層(l層)中包括2s和2p兩個亞層,總共可以容納8個電子(所以8個電子時為穩定狀態);

第3電子層(m層)中包括3s、3p、3d三個亞層,總共可以容納18個電子……第n層總共可以容納2n^2個電子。

能量最低原理

在滿足泡利原理前提下,電子將按照使體系總能量最低的原則填充。量子化學計算結果表明,當有d電子填充時(例如第四周期ni,3d軌道能e3d=- 18.7ev,而e4s=-7.

53ev),e3d<e4s;當沒有d電子填充時(例如第四周期k,有e3d=-0.64ev,而e4s=- 4.00ev)e3d>e4s,發生了能級「倒置」現象,其他第

五、六、七週期也有類似情況。所以不能簡單地說電子是按軌道能由低到高的次序填入,但總可以說是按n+0.7l 值由小到大的次序填充。其中n是主量子數,l是角量子數。

洪特規則

從光譜實驗結果總結出來的洪特規則有兩方面的含義:一是電子在原子核外排布時,將儘可能分佔不同的軌道,且自旋平行;洪特規則的第二個含義是對於同一個電子亞層,當電子排布處於

全滿(s2、p6、d10、f14)

半滿(s1、p3、d5、f7)

全空(s0、p0、d0、f0)時比較穩定。

如果仔細觀察元素週期表,可以發現每個元素下面都有電子亞層的電子排布數量,之所以會有"奇怪的現象",是因為3d層能量比4s層高,稱為"能級交錯現象"

電子亞層

通過對許多元素的電離能的進一步分析,人們發現,在同一電子層中,電子的能量還稍有差異,電子雲的形狀也不相同。因此電子層仍可進一步分成一個或n個電子亞層。這一點在研究元素的原子光譜中得到了證實。

電子亞層分別用s、p、d、f等符號表示。不同亞層的電子雲形狀不同。s亞層的電子雲是以原子核為中心的球形,p亞層的電子雲是紡錘形,d亞層為花瓣形,f亞層的電子雲形狀比較複雜。

同一電子層不同亞層的能量按s、p、d、f序能量逐漸升高。

k層只包含一個s亞層;l層包含s和p兩個亞層;m層包含s、p、d三個亞層;n層包含s、p、d、f四個亞層。

磁量子數m

磁量子數m決定原子軌道(或電子雲)在空間的伸展方向。當l給定時,m的取值為從-l到+l之間的一切整數(包括0在內),即0,±1,±2,±3,…± l,共有2l+1個取值。即原子軌道(或電子雲)在空間有2l+1個伸展方向。

原子軌道(或電子雲)在空間的每一個伸展方向稱做一個軌道。例如,l=0 時,s電子雲呈球形對稱分佈,沒有方向性。m只能有一個值,即m=0,說明s亞層只有一個軌道為s軌道。

當l=1時,m可有-1,0,+1三個取值,說明 p電子雲在空間有三種取向,即p亞層中有三個以x,y,z軸為對稱軸的px,py,pz軌道。當l=2時,m可有五個取值,即d電子雲在空間有五種取向, d亞層中有五個不同伸展方向的d軌道.

原子中的電子除繞核作高速運動外,還繞自己的軸作自旋運動。電子的自旋運動用自旋量子數ms表示。ms 的取值有兩個,+1/2和-1/2。

說明電子的自旋只有兩個方向,即順時針方向和逆時針方向。通常用「↑」和「↓」表示。

綜上所述,原子中每個電子的運動狀態可以用n,l,m,ms四個量子數來描述。主量子數n決定電子出現機率最大的區域離核的遠近(或電子層),並且是決定電子能量的主要因素;副量子數l決定原子軌道(或電子雲)的形狀,同時也影響電子的能量;磁量子數m決定原子軌道(或電子雲)在空間的伸展方向;自旋量子數ms決定電子自旋的方向。因此四個量子數確定之後,電子在核外空間的運動狀態也就確定了。

量子數,電子層,電子亞層之間的關係

每個電子層最多容納的電子數 2 8 18 2n^2

主量子數n 1 2 3 4

電子層 k l m n

角量子數l 0 1 2 3

電子亞層 s p d f

每個亞層中軌道數目 1 3 5 7

每個亞層最多容納電子數 2 6 10 14

2樓:蒙濯亓清華

電子層在量子力學中似乎一不存在。若真要劃分,就只有以電子具有的不同能量來劃分了,能量越低越靠近原子核,這樣或許就可以劃分了。

3樓:匿名使用者

根據能量的大小分層的,電子在原子中的能量不是連續的,是量子化的,在一個能量區域內只能出現有限數量的電子,電子多了就自然會出現分層的現象

4樓:秒懂百科

電子亞層:把一個電子層分為一個或多個電子亞層

決定多電子原子能量的量子數有,決定多電子原子軌道能量高低的量子數是 A n B n,1 C n,1,m D n,1 m ms

亞當夜妖 答案選 d n代表主量子數,主要是決定原子的電子佔據哪個電子層。主量子數越大則電子佔據更高的電子層,原子的能量越高 主量子數越小則電子佔據更低的電子層,原子的能量越低。l代表角量子數,主要決定原子的電子佔據同一個電子層的哪個亞電子層,所以,角量子數必須建立在主量子數的基礎上,如果主量子數沒...

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