《工程化学》课程教学资源_课件2021版_4-2 物质结构（2）

归东理工大 多电子原子中 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电子的分布和周期性 •原子中电子可能存在的各种状态以及 各种状态所能容纳的电子数。 核外电子的具体分布状况，即这些电 子在基态时究竟占据那些可能的轨道？ •原子结构和周期性的联系

多电子原子中 电子的分布和周期性 •原子中电子可能存在的各种状态以及 各种状态所能容纳的电子数。 •核外电子的具体分布状况，即这些电 子在基态时究竟占据那些可能的轨道？ •原子结构和周期性的联系

归东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 核外电子排布的原则 ·泡利不相容原理 ·能量最低原理 ·洪特规则

核外电子排布的原则 • 泡利不相容原理 • 能量最低原理 • 洪特规则

归东理王大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 泡利不相容原理 The Pauli exclusion principle 鱼个轨道业最多只能容纳两个百旋 反向电子。 11 W.Pauli1900~1958奥地利人

每个轨道上最多只能容纳两个自旋 反向电子。 泡利不相容原理 W.Pauli 1900~1958 奥地利人 The Pauli exclusion principle

归本理王大 ANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 能量最低原理 lowest energy principle •核外电子在各轨道上的分布应使原子处于 能量最底的状态。在稳定的基态，原子中 电子总是尽先占据能级最低的轨道。 0 6Jau 3一 2一 1一

能量最低原理 •核外电子在各轨道上的分布应使原子处于 能量最底的状态。在稳定的基态，原子中 电子总是尽先占据能级最低的轨道。 lowest energy principle Energy 1 2 3 0 1 2 n l

力东理王大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 在多电子原子中电子的能量由所处轨道的主量子 数n和角量子数1二者决定，n和都确定的轨道称 为一个能级。 同不同n的轨道，随n值增大轨道能级也增高， 如E1s<E2s<E3s’E2p<E3p<E4p 同不同的轨道，随值增大轨道能级也增高。 E2s<E2p2E4S<E4p<E4 若n,值皆不相同，轨道能级有交错现象。 如在一些元素的原子中E4s<E3,E6s<E4, Ens<E(n-D)d Ens<E(n-2)r9

在多电子原子中电子的能量由所处轨道的主量子 数n和角量子数l 二者决定，n和l都确定的轨道称 为一个能级。 同l不同n的轨道，随n值增大轨道能级也增高， 如E1s<E2s<E3s，E2p<E3p<E4p。 同n不同l的轨道，随l值增大轨道能级也增高。 如E2s<E2p,E4s<E4p<E4f。 若n, l值皆不相同，轨道能级有交错现象。 如在一些元素的原子中E4s<E3d, E6s<E4f， 即Ens<E(n-1)d、Ens<E(n-2)f

归东理工大 (n+0.7)规则 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 我国北京大学徐光宪教授根据对光谱数据的分 析，提出(+0.71)越大，则能级越高。并且 可把（+0.71)值的整数部分相同的能级编成 一个能级组。能级分组情况见下表。 表8-3 电子能级的分组 能级 (n+0.71)值 能级组 轨道数目 可容纳电子数 1s 1.0 p 2 P 3.0 3 4 sp 3.7 4.0 18 d 4.4 4p 4.7 5s 5.0 5 18 4d 5.4 5p 5.7 6.0 6 16 32 f 6.1 6.4 鲍 6.7 7.0 未填充完 未填充完 f 7.3 6d 7.4

我国北京大学徐光宪教授根据对光谱数据的分 析，提出（n+0.7 l）越大，则能级越高。并且 可把（n+0.7 l）值的整数部分相同的能级编成 一个能级组。能级分组情况见下表。 （n+0.7 l）规则

力东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 下图则是反映电子填充顺序的近似能级图。图中每一个 小圆圈表示一个原子轨道。 7p 5d 5p 5s 4p 3d ● 4s- 3s 2p 2s

下图则是反映电子填充顺序的近似能级图。图中每一个 小圆圈表示一个原子轨道

归本理王大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 洪特规则 Hund's rule 、相同的轨道，即同一亚层上的各个轨道 叫做等价轨道。在等价轨道上，电子将尽可 能地分占不同的轨道且自旋平行

n、l相同的轨道，即同一亚层上的各个轨道 叫做等价轨道。在等价轨道上，电子将尽可 能地分占不同的轨道且自旋平行。 洪特规则 Hund’s rule

归东理王大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 洪特规则应用举例 25Mn原子的电子排布式为： 1s22s22p3s23p63d54s2 3d5 4411 X t1111

洪特规则应用举例 25Mn原子的电子排布式为 ： 1s22s22p63s23p63d54s2 3d5 × √

归东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 全充满、半充满规则 在等价轨道上（，相同的亚层)，处于全充 满(p6、d10、f14)半充满（p3、d5、)或全空 (p、d0、)的状态时，体系能量较低，状 态较稳定。 示例： 24Cr 3d54s1 而不是：3d44s2 42Mo 4d55sl 而不是：4d45s2 29Cu3d104s1 而不是：3d94s2

在等价轨道上（n, l相同的亚层），处于全充 满(p6 、d 10 、f 14)半充满（p 3 、d 5 、f 7）或全空 （p 0 、d 0 、f 0）的状态时，体系能量较低，状 态较稳定。 全充满、半充满规则 示例： 24Cr 3d54s1 而不是： 3d44s2 42Mo 4d55s1 而不是： 4d45s2 29Cu 3d104s1 而不是： 3d94s2