在3个不同的能层上,第一能层2个电子,第三能层8不电 子,第三能层1个电子 理论研究已经证明,原子核外每一能层所能容纳的最多电 子数如下: 能 层 四五六七 符 号K M N O P 最多电子数28183250…… 理论研究还证明,多电子原子中,同一能层的电子,能量 也可能不同,还可以把它们分成能级,就好比能层是楼层,能 級是楼梯的阶级。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下: 能 K L M N 能 级 5 2s 2p 3s. 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 最多电子数 2262610261014 6 在每一个能层中,能级符号的顺序是s、、d、n 代表能层〕。任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级 数等于该能层序数:第一能层只有1个能级(1s),第二能层有 个能级(25和2p〕,第三能层有3个能级(35,3p和3d),依 次类推,以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数 浓次为1、3,5、7……的二倍! 爹与间 1.原子核外电子的每一个能层最多可容納的电子数与能 层的序数(间存在什么关系? 2.不同的能层分别有多少个能级,与能层的序数(n间存 浪什么关系? 3.英文字母相同的不同能级中所能容納的最多电子数是 语相同? 构造原理 多电子原子的核外电子排布遵循什么规律呢?知道了原子 核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数,是否就可以得出 咯种原子的电子排布呢?如果原子的核外电子完全按能层次序
排布,坻满一个能层再开始填下一个能层。那么,钾原子的电 构造原理auau 子排布为什么不是2、8、9,而是2、8、8、1呢?如何认识 principle 多电子原子的核外电子排布规律呢? 电子排布 electronic 原来,随着原子核电荷数的递增,绝大多数元素的原子核 configuration 外电子的排布将遵循图12的排布顺序。人们把它称为构造 原理 國●●●●● ⑤⑤ooo ⑤回O 图1-2构造原理 根据构造原理,只要我们知道原子序数(等于核电荷数〕 就可以写出几乎所有元素原子的电子排布,这样的电子排布是 ①有少数元寮的基态原子的电基态原子的(基态的概念见下页。下面是部分元素的基态原 子排布对于构造原理有1个电子的偏 ,如铜、银、金、铬等 子的电子排布①,表中能级符号右上角的数字是该能级上排布 的电子数,而诸如Na:15252p53s称为电子排布式 原子 元素 元素 电子排布 序数 名称 符号 K L H 氢氨锂铍 He Li 1s2 2s 5 硼 B 1s2 232p ’·, 1D 1s2 232p5 12 氖钠镁铝 a 132 22 Mg 1s2 22p 332 13 s2232p5323p (··
续表 原子 元素 元素 电子排布 序数 名称 符号 K L 18 A 1s2 22p 3323 K 1s2 232p 32 3p6 2D 氩钾钙航铁锌嫁氨物 1s2 232p 323p dsa 21 1s2 232p' 3s23p53d 4s2 ,导 FE 1s2 232p2 323p2344s2 3D Zn 242p333 31 G 2s2 0 3s23p23d 4s4 Kr 23220 333p43d dsq Rb 1s2 232p s2343d dsid 5 周喜与交 1.从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布 它们是否符合构造原理? 2.电子排布式可以简化,如可以把钠的电子排布式写威 N]3s,试问:上式方括号里的符号的意义是什么?你能仿 照钠原子的简化电子排布式写出第B号元素氧、第14号元素 E硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗? 四、能量最低原理、基态与邀发态、光谱 现代物质结构理论证实,原子的电子排布遵循构造原理能 整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理,处于最 E低能量的原子叫做基态原子,当基态原子的电子吸收能量后, E电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子,例如,电子可以从 s跃迁到25,6p……相反,电子从较高能量的激发态跃迁到 较低能量的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电 日子释放能量的重要形式之一,在日常生活中,我们看到的许多 可见光,如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电 图1-3节日燃的焰火与 子发生跃迁释放能量有关 电子跃迁有美
光 夜度中的激 图1-4光的产生与电子跃迁有美 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以 用光谱仪取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总称原 子光谱,在历史上,许多元素是通过原子光谱发现的,如铯 光谱 spectr ufm (1860年)和铷(1861年),其光谱图中有特征的蓝光和红光 光话分析 spectrum 它们的拉丁文名称由此得名,又如,稀有气体氨的原意是“太 analysis 阳元素”,是1868年分析太阳光谐发现的,最初人们以为它只 存在于太阳,后来才在地球上发现。在现代化学中,常利用原 子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谐分析 围‖ 图15锂、氨承的发射光诺 图16锂、氨、承的收光诺 学史围 ··P··PP·P 光谱一词最早是由伟大的物理学家牛顿( I, Newton,1643-1727)提出的。1672年,牛 顿在莢国的自然科学会刊上发表一篇论文,作了如下描述;“……在1666年之初……我物色到 一块三角形的玻璃糍镜……我把屋子遮黑,在窗户選挡物上开个小孔,引入太阳光,并通过三 铊把太阳光折射到对面的墙璧上、。最初,我看到墙上出现的鲜艳而强烈的颜色,觉得是一 娱乐。后来,引起我的深思;根据折射定律,预计它应是环形的,可我看到的都是长方形的 感到惊奇……”牛顿在这篇文章中提出了“光语”一词来表达他所见到的现象。牛顿同时还 类比音乐竟阶:选底红x橙黄绿3直簇、紫为“七基色”,这独类比的“七整色”尽管
济非绝对可靠,却一直用至今,说明“类比”不失为一种科学恩维方法。 圃 图1-7牛顿和七基色 图18尔 1859年,德国科学家本生(R. Bunsen)和基尔霍夫( G. Kirchho们发明了光语仪,取了当 时已知元素的光语图。 1913年,升麦科学家玻尔(N,Boh,1885-1962)第一次认识到氢原子光语是氢原子的 电子跃迁产生的,并通过純粹的理论计算得到氢原子光语的语线波长,跟实验结果凡乎完全相 同,科学界为之震惊。原子结构理论从此长足发展,最后建立了量子力学,人类历史从此班入 ;了原子时代。 364Gr 411m lnN 4861 om 气破簪 066m 图1-9用光谐仪测定氢气电管发射的氢的发射光谱