化学的核外电子
化学铀的核外电子是92
铀(Uranium)的原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。
核外电子排布是:[Rn]5f3 6d1 7s2或者是1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f3 6s2 6p6 6d1 7s2
围绕在原子核外作高速运动的电子,有它特殊的运动状态。早在本世纪初,科学实验已证明了电子是一种质量为9.11×10-28g的微小粒子,证明了电子的运动具有粒子性。但是,以后科学实验又证明了电子的运动和光、X射线一样具有波动性(图1-4)。这就是说,电子的运动具有波粒二象性。电子运动的这种波粒二象性,使它难以用经典物理学的一些基本定律来描述。
现代研究核外电子运动状态的理论叫做原子波动力学。它是在本世纪20年代末由奥地利物理学家薛定谔等人发展起来的。它的基本方面是一些复杂的数学波动方程,叫做薛定谔方程。核外电子的运动正是通过计算薛定谔方程的解来加以描述的。这里,我们只能按照原子波动力学的基本观点,初步形象地去认识核外电子的运动状态,从而再寻找出原子核外电子的排布有着怎样的规律。
2-1 电子云
当人造卫星环绕地球旋转时,我们可以根据一定的数据计算出它在某一时刻的准确位置,描绘出它的运动轨迹。但是,对于核外电子,我们却无法准确计算出它在某一时刻的位置,也不能描绘出它的运动轨迹。在描绘核外电子运动时,只能指出它在原子核外空间各处出现机会的多少。电子在核外空间一定范围内出现,好像是带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围。可以形象地称它为“电子云”。核外电子出现机会愈多的区域,电子云的密度愈大。图1-5描绘了氢原子处于基态时的电子云。
氢原子核外只有1个电子,图中的“雾状”,说明氢原子核外电子在一个球形的空间里作高速运动。
图中表示,黑点密集处是电子出现机会多的地方,黑点稀疏处是电子出现机会少的地方。
2-2 描述核外电子运动状态的四个方面
对于原子核外的每一个电子的运动状态,都可以从以下四个方面来描述。
(1)电子层 原子核外的电子可以看作是分层排布的。处于不同层次中的电子,离核的远近也不同。离核愈近的电子层能级愈低,离核愈远的电子层能级愈高。通常用n=1、2、3…等数值来表示电子层离核的远近。n=1,即表示离核最近的电子层,其中的电子能量最小。n=2,即表示为第二电子层。有时也用K、L、M、N、O等分别表示1、2、3、4、5等电子层。
我们描述核外电子运动状态时,首先就应描述它处于哪一个电子层。
(2)电子亚层和电子云的形状 即使在同一电子层中的电子,能量也常有差别,它们电子云的形状也不相同。所以每一个电子层,又可以分作几个电子亚层,分别用s、p、d、f等符号来表示。第 1电子层或K层中只包含一个亚层,即s亚层;第2电子层或L层中包含两个亚层,即s和p亚层;在M电子层中包含有三个电子亚层,即s、p、d亚层;在N电子层中,包含着四个电子亚层,即s、p、d、f亚层。不同亚层的电子云形状也不相同,图1-6是s、p两个亚层的电子云示意图。从图中可以看出,s电子云是球形的,p电子云是纺锤形的,d电子云和f电子云的形状较复杂,这里不作介绍。
(3)电子云的伸展方向 电子云不仅有确定的形状,而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的,在空间各个方向上伸展的程度相同。p电子云如图1-7所示,在空间可以有三种互相垂直的伸展方向。d电子云可以有五种伸展方向,f电子云可以有七种伸展方向。
如果把在一定电子层上,具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道,那么s、p、d、f四个亚层就分别有1、3、5、7个轨道。这样,各电子层可能有的最多轨道数如下:
电子层(n) 亚层 轨道数
n=1 s 1=12
n=2 s、p 1+3=4=22
n=3 s、p、d 1+3+5=9=32
n=4 s、p、d、f 1+3+5+7=16=42
n n2
每个电子层可能有的最多轨道数应为n2。
(4)电子的自旋 电子不仅在核外空间不停地运动,而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态,相当于顺时针和逆时针两种方向。常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示不同的自旋状态。
综上所述,可见电子在原子核外的运动状态是相当复杂的,必须通过它所处的电子层、电子亚层、电子云的空间伸展方向和自旋状态四个方面来描述。前三个方面跟电子在核外空间的位置有关,体现了电子在核外空间的运动状态,确定了电子的轨道。因此,当我们要说明一个电子的运动状态时,必须同时指明它处于什么轨道和哪一种自旋状态。
2-3 核外电子的排布规律
我们知道了如何描述核外电子的运动状态。现在可以进一步讨论原子核外电子的排布规律。
核外电子的排布,遵循以下三条规律。
(1)泡利不相容原理 在同一个原子里,不存在四个方面的运动状态完全相同的电子。这是由奥地利物理学家泡利首先提出来的,所以叫泡利不相容原理。
根据这个原理,可以推算出各个电子层可以容纳的最多电子数。每个电子层可能有的轨道数最多为n2。而每个轨道又至多能容纳2个电子,所以每个电子层能容纳的电子总数就是2n2。表1-1列出了第1到4电子层可容纳的电子数。
(2)能量最低原理 在核外电子排布中,电子总是尽量最先占有能量最低的轨道,只有能量最低的轨道被占满后,电子才能依次占有能量较高的轨道,这就是所谓能量最低原理。
图1-8是多电子原子中电子的近似能级图。
由图1-8可以看到,从第三电子层起就有能级交错现象。例如,3d电子的能量似乎应该低于4s,而实际上是E3d>E4s。按照能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完了3p就排3d,而是先排4s,排完了4s才排3d。
应用多电子原子中电子的近似能级图,并根据能量最低原理,就可以确定电子排入各轨道的次序,如图1-9所示。
(3)洪特规则 洪特规则是指在同一亚层中的各个轨道上,如3个p轨道、或5个d轨道,或7个f轨道上的电子排布,倾向于尽可能分占不同的轨道,而且它们的自旋方向相同。这样的排布,使整个原子的能量最低。
例如,碳原子核外有6个电子,它们的电子层排布应是
而不是
用这种图示的方式表示核外电子排布的式子叫做轨道表示式。
根据以上三条规则,就不难对核外电子进行排布了,也不难对每个电子的运动状态加以描述。
例如,铁是第26号元素,铁原子核外共有26个电子。它的电子排布式应是1s22s22p63s23p63d64s2。当铁原子在化学反应中失去最外层的2个s电子时,表现为+2价,如果再失去1个3d电子时,则表现为+3价。
打个比方吧,地球好比原子核,人造卫星好比电子,人造卫星围绕地球做同步运动,而电子就像人造卫星围绕原子核按一定轨道运动吧了。但电子的排列是有规律的,第一层2个第二层8个第三层16个第四层32个,不管是2,3,4那层在最外层其电子数都不得超过8个。
楼上的,他们应该还是高中吧,没有讲到电子云这面远吧~~~
怎么判断电子在原子核外排布的规则性?
元素所在的周期数等于原子的电子层数(注意不是离子),主族序数等于原子最外层电子数(后来我们也将其称为价电子数),核电荷数等于质子数等于原子序数等于核外电子数。二、高中所学的核外电子排布规律 然而无论是科学理论,还是人的思想都是在不断发展进步的。高中所学的核外电子分布规律也更加复杂...
高中化学原子轨道定义
(1)、s能级的原子轨道是球形对称的,能层序数n越大,原子轨道半径越大。(2)、P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能层中Px,Py,PZ的能量相同。一、电子云 1、核外电子运动的特征 ⑴核外电子的...
核外电子决定元素的化学性质是正确的,是吗?
核外电子决定元素的化学性质这个说法不正确,是错误的。原子的核外电子排布,特别是最外层电子数,与元素的化学性质有密切关系。例如,稀有气体元素的原子最外层有八个电子(氦原子只有一个电子层有两个电子),是一种相对稳定结构,化学性质比较稳定,不容易得失电子;金属元素的原子最外层电子数一般少于四...
中子、质子、核外电子、原子核…分别带什么电?
中子不带电,质子带正电,核外电子带负电,原子核带正电。中子是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分(注意:氕原子不含中子),虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力,就不可能构成除只有一个质子的氢之外的其他...
Cs核外电子排布
原子结构示意图的规律是各电子层最多容纳的电子数目是2n。其次,最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。第三,次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。如图所示:对于某元素原子的核外电子排布情况,先确定该原子的核外电子数(即原子序数、质子数、核电荷数)。电...
核外电子的排布规律
电子原子核外电子的排布应遵循以下三个原理:①能量最低原理:核外电子总是首先占据能量最低的轨道。按照近似能级图,电子由低到高进入轨道的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p。因能级交错,其中E4s>E3d,电子先排满4s后再进入3d。例如:钪元素核外21个电子依次填充的轨道为1s22s22p63s23p64s23d1。...
核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数
1、这个关系在化学领域中具有重要意义。在化学反应中,原子通过电子的得失和转移来形成新的化合物。核电荷数、质子数和核外电子数的平衡决定了原子的稳定性。如果原子失去或获得电子,其核外电子数会发生变化,导致电性失衡,从而影响其稳定性。2、这个关系在物理学领域也有广泛的应用。通过研究原子的核...
请问各个元素的核外电子排布式是什么?
洪特规则则描述了电子在原子轨道上的排布顺序。一般来说,电子先填充能量低的轨道,再填充能量高的轨道。在同一能级中,电子首先填充s轨道,然后是p轨道,接着是d轨道,最后是f轨道。具体到1-36号元素的核外电子排布式,可以列举如下:H氢,He氦,Li锂,Be铍,B硼,C碳 ,N氮,O氧,F氟,Ne氖...
电子在原子核外运动有固定的轨道吗
电子在原子核外运动有固定的轨道吗:电子在原子核外运动没有固定的轨道。资料拓展:标题一:量子力学理论 根据量子力学理论,电子在原子核外运动具有波粒二象性,不再像经典物理学中的粒子那样具有明确的轨道。相反,电子的运动状态由波函数来描述,波函数表示了电子在空间中可能出现的概率分布。根据薛定谔...
【002】核外电子排布规律
核外电子的排布规律是化学研究的基础,它随着学习层次的深入而变得更加复杂。初中阶段,我们学习到电子首先填充内层,再填充外层,遵循能量最低原则。内层电子能量低,外层高,原子寻求稳定状态时,电子会优先占据低能量轨道。最内层最多容纳两个电子,次外层和最外层分别有8个电子的限制,如S离子的核外电...
刘光益气:[答案] 分析:分子、原子、离子是构成物质的基本微粒.原子是由居于原子中心带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的,原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成的.原子可以构成分子,原子可以得失电子形成离子.从电荷角度分析:不带电的...
临汾市17147929841: 化学元素核外电子排布规律是什么? - ?
刘光益气:[答案] 核外电子层排布的规律是2*n^2 n是电子层数 如果是三层 那就是2*9=18 也就是说这第三层排完18个电子才到第四层 但K Ca 不是这样 他们分别是2 8 8 1 ;2 8 8 2 1.原子各电子层最多容纳的电子数是2n2 铌Nb:2,8,18,13 ...
临汾市17147929841: 化学所说的核外电子是不是物理所说的负电子 - ?
刘光益气: 物理学上的电子就是原子核的核外电子.电子是负电荷(一般情况).获得电子叫还原.电子带负电 .电荷包括正负电荷.
临汾市17147929841: 化学中核电荷数与核外电子数的区别是什么? - ?
刘光益气:[答案] 质子所带的正电荷数就叫核电荷数.核外电子数就是原子核外的电子数 核电荷数==质子数==核外电子数==原子序数 质子数+中子数==相对原子质量=质量数.
临汾市17147929841: 化学里质子数中子数核电荷数和核外电子数都是怎么算的? - ?
刘光益气:[答案] 质子数等于核电荷数等于核外电子数,因为质子带正电而电子带负电,质子数等于原子量减去中子数
临汾市17147929841: 核外电子是按一定轨道运动的吗? - ?
刘光益气:[答案] 不是.这是化学中物质结构与基础中涉及到的.核外电子的3个性质之一. 1、核外电子质量小,运动空间小,运动速率大. 2、无确定的轨道,无法描述其运动轨迹. 3、无法计算电子在某一刻所在的位置,只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少. 核...
临汾市17147929841: 初中化学,原子内的核外电子怎样排布 - ?
刘光益气: 初中化学主要是前十八号元素的核外电子排布: 第一层最多排2个 第二层最多排8个 最外层最多排8个
临汾市17147929841: 高一化学核外电子分布规律 - ?
刘光益气:[答案] 每个电子层最多能容纳:层数^2*2,也就是1层2个,2层8个,3层18个,4层32个…… 举例: 原子序数为24,其排布是2,8,8,6 原子序数为32,其排布是2,8,18,7 原子序数为38,其排布是2,8,18,8,2(排满3层剩10个,最后一层不能超过8,所以拆成8,...
临汾市17147929841: 什么是核电荷数?与核外电子数区别! - ?
刘光益气:[答案] 核电荷数:原子核带有的电荷数量;等于核内的质子数; 核外电子数:原子核外电子的数量; 区别在于,化学反应原子核不变,所以反应中元素原子的核电荷数是不会变化的;而核外电子有得失,会变化; 对于原子,两者是相等的,但是对于离子...
临汾市17147929841: 电子没有固定轨道那么化学的核外电子排布又是怎么回事? - ?
刘光益气:[答案] 化学中核外电子排布从能层、能级、轨道、自旋等四个方面来描述,所谓的“轨道”只是借用这个名词,并不是像宏观那样有确定的轨道.电子的运动具有微观粒子运动特征,质量小,速度极快,不能像宏观物体那样描述.