「每個電子層最多能容納2(n的平方)個電子(n是電子層數)」如何來的

時間 2021-08-30 11:23:08

1樓:

一、原子核外電子排布的原理

處於穩定狀態的原子,核外電子將儘可能地按能量最低原理排布,另外,由於電子不可能都擠在一起,它們還要遵守保裡不相容原理和洪特規則,一般而言,在這三條規則的指導下,可以推匯出元素原子的核外電子排布情況,在中學階段要求的前36號元素裡,沒有例外的情況發生。

1.最低能量原理

電子在原子核外排布時,要儘可能使電子的能量最低。怎樣才能使電子的能量最低呢?比方說,我們站在地面上,不會覺得有什麼危險;如果我們站在20層樓的頂上,再往下看時我們心理感到害怕。

這是因為物體在越高處具有的勢能越高,物體總有從高處往低處的一種趨勢,就像自由落體一樣,我們從來沒有見過物體會自動從地面上升到空中,物體要從地面到空中,必須要有外加力的作用。電子本身就是一種物質,也具有同樣的性質,即它在一般情況下總想處於一種較為安全(或穩定)的一種狀態(基態),也就是能量最低時的狀態。當有外加作用時,電子也是可以吸收能量到能量較高的狀態(激發態),但是它總有時時刻刻想回到基態的趨勢。

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……

2.保裡不相容原理

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。這一點好像我們坐電梯,每個人相當於一個電子,每一個電梯相當於一個軌道,假設電梯足夠小,每一個電梯最多隻能同時供兩個人乘坐,而且乘坐時必須一個人頭朝上,另一個人倒立著(為了充分利用空間)。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;f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;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;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2n2個電子。

3.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。這類似於我們坐電梯的情況中,要麼電梯是空的,要麼電梯裡都有一個人,要麼電梯裡都擠滿了兩個人,大家都覺得比較均等,誰也不抱怨誰;如果有的電梯裡擠滿了兩個人,而有的電梯裡只有一個人,或有的電梯裡有一個人,而有的電梯裡沒有人,則必然有人產生抱怨情緒,我們稱之為不穩定狀態。

二、核外電子排布的方法

對於某元素原子的核外電子排布情況,先確定該原子的核外電子數(即原子序數、質子數、核電荷數),如24號元素鉻,其原子核外總共有24個電子,然後將這24個電子從能量最低的1s亞層依次往能量較高的亞層上排布,只有前面的亞層填滿後,才去填充後面的亞層,每一個亞層上最多能夠排布的電子數為:s亞層2個,p亞層6個,d亞層10個,f亞層14個。最外層電子到底怎樣排布,還要參考洪特規則,如24號元素鉻的24個核外電子依次排列為

1s22s22p63s23p64s23d4

根據洪特規則,d亞層處於半充滿時較為穩定,故其排布式應為:

1s22s22p63s23p64s13d5

最後,按照人們的習慣「每一個電子層不分隔開來」,改寫成

1s22s22p63s23p63d54s1

即可。三、核外電子排布在中學化學中的應用

1.原子的核外電子排布與軌道表示式、原子結構示意圖的關係:原子的核外電子排布式與軌道表示式描述的內容是完全相同的,相對而言,軌道表示式要更加詳細一些,它既能明確表示出原子的核外電子排布在哪些電子層、電子亞層上, 還能表示出這些電子是處於自旋相同還是自旋相反的狀態,而核外電子排布式不具備後一項功能。原子結構示意圖中可以看出電子在原子核外分層排布的情況,但它並沒有指明電子分佈在哪些亞層上,也沒有指明每個電子的自旋情況,其優點在於可以直接看出原子的核電荷數(或核外電子總數)。

2.原子的核外電子排布與元素週期律的關係

在原子裡,原子核位於整個原子的中心,電子在核外繞核作高速運動,因為電子在離

2樓:草上飛

科學家研究出來的,這個記住就可以了,每層電子為2的n次,最外層不超過8

3樓:單于芳苓蹇偲

每個電子層最多可容納的電子為_2n^2個(用n表示電子層);最外層最多可容納的電子為_8個(k層為最外層時為_2)

一個原子軌道最多隻能容納兩個自旋相反的兩個電子,為什麼每個電子層最多容納的電子總數為2n^2。其中

4樓:匿名使用者

一個電子層有n^2個原子軌道,每個軌道最多能夠容納2個自旋相反的電子,所以每個電子層最多容納的電子數是2n^2.

——上海精銳教育八佰伴校區化學老師

比如第一層,只有一個1s亞層一個軌道;第二層,有2s2p兩個亞層,則有1+3=4個軌道;第三層,有3s3p3d三個亞層,則有1+3+5=9個軌道……

5樓:科幻老怪

因為任何物質都類似磁鐵,是s、n兩部分組成,只是絕大部分物質的s、n互相抵消。但抵消歸抵消,而依然是s、n兩部分,即s、n各佔半壁江山,這就是2(n平方)的2倍的由來。n的平方是由於萬有引力跟距離的平方成反比,致使距離增加一倍(電子軌道增加一層),電子數量按距離平方同步倍數變化,所以又是n的平方關係,放到一起就是2(n平方)。

在多電子的原子裡,根據什麼劃分電子層

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 shel...

關於電子層排布的問題

電子排布是從左到右看的 最內層 最外層。每層最多容納2 n 個電子,但是最外層不超過8個,次外層不超過18個。越往外能量越高,為了使整個原子的能量最低,因此電子總是優先填滿內層軌道。但是每個電子層實際上是由許多電子亞層組成,每個電子亞層內的電子,具有和同一電子層但是不同電子亞層的電子不同的能量。隨著...

原子核外N層最多可以容納的電子數是

親愛者 1 原子核外電子排布中,每個電子層上最多排列2n2個電子,最外層電子不能超過8個,倒數第二層不能超過18個電子 倒數第三電子層不能超過32個電子 2 原子核外電子排布規律是指介紹原子核外電子的排布規律,主要有泡利不相容原理 能量最低原理 洪特定則 3 電子在原子核外排布時,要儘可能使電子的能...