第8章 原子结构和分子结构 8.1 原子结构 8.1.1 核外电子的运动状态 1. 电子云的概念 几率 : 机会的百分数。 几率密度 : 空间某处单位体积中出现的几率。 等密度线 : 把电子出现的几率相等的地方联接起来，称为 等密度线，亦称作电子云的界面 。 原子轨道 :电子云的界面所包括的空间范围
第8章 原子结构和分子结构 8.1 原子结构 8.1.1 核外电子的运动状态 1. 电子云的概念 几率 : 机会的百分数。 几率密度 : 空间某处单位体积中出现的几率。 等密度线 : 把电子出现的几率相等的地方联接起来，称为 等密度线，亦称作电子云的界面 。 原子轨道 :电子云的界面所包括的空间范围
核外电子的运动状态 1）电子层 电子层按离核远近的顺序不同分为若干层， 用字母n表示。离核最近的，n=1为第1层，其 余依次类推， n=2为第2层， n=3为第3层 习 惯上用 K、L、M、N、O、P、Q等来表示。 2）电子亚层和电子云形状 在同一个电子层中，电子的能量还稍有差别，电 子云的形状也不相同。根据这个差别，又可 以把一个电子层分成一个或几个亚层，分别 用s、p、d、f等符号表示。 s亚层电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的 电子云是纺锤形
核外电子的运动状态 1）电子层 电子层按离核远近的顺序不同分为若干层， 用字母n表示。离核最近的，n=1为第1层，其 余依次类推， n=2为第2层， n=3为第3层 习 惯上用 K、L、M、N、O、P、Q等来表示。 2）电子亚层和电子云形状 在同一个电子层中，电子的能量还稍有差别，电 子云的形状也不相同。根据这个差别，又可 以把一个电子层分成一个或几个亚层，分别 用s、p、d、f等符号表示。 s亚层电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的 电子云是纺锤形
3）电子云的伸展方向 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电子云在空间有三个伸展方向。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。 表8—1 各电子层的原子轨道数 电子层 亚层 原子轨道数 1 2 3 4 n s s、p s、p、d s、p、d、f 1=12 1+3=4=22 1+3+5=9=32 1+3+5+7=16=42 n 2 4）电子的自旋 9.1.2 多电子原子轨道的能级
3）电子云的伸展方向 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电子云在空间有三个伸展方向。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。 表8—1 各电子层的原子轨道数 电子层 亚层 原子轨道数 1 2 3 4 n s s、p s、p、d s、p、d、f 1=12 1+3=4=22 1+3+5=9=32 1+3+5+7=16=42 n 2 4）电子的自旋 9.1.2 多电子原子轨道的能级
7s 6d 4f 6p 6s 5d 3f 5p 5s 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s 图8—1 原子轨道近似能级图
7s 6d 4f 6p 6s 5d 3f 5p 5s 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s 图8—1 原子轨道近似能级图
(1) 1s (2) 2s (4) 3s (6) 4s (9) 5s (12) 6s (16) 7s (3) 2p (5) 3p (8) 4p (11) 5p (15) 6p (19) 7p (10) 4d (7) 3d (14) 5d (18) 6d (13) 4f (17) 5f 图8—2 电子填入原子轨道的顺序 1s＜2s ＜ 2p ＜ 3s ＜ 3p ＜ 4s ＜ 3d ＜ 4p ＜ 5s ＜ 4d ＜ 5p ＜ 6s ＜ 4f ＜ 5d ＜ 6p ＜ 7s ＜ 5f ＜ 6d ＜ 7p
(1) 1s (2) 2s (4) 3s (6) 4s (9) 5s (12) 6s (16) 7s (3) 2p (5) 3p (8) 4p (11) 5p (15) 6p (19) 7p (10) 4d (7) 3d (14) 5d (18) 6d (13) 4f (17) 5f 图8—2 电子填入原子轨道的顺序 1s＜2s ＜ 2p ＜ 3s ＜ 3p ＜ 4s ＜ 3d ＜ 4p ＜ 5s ＜ 4d ＜ 5p ＜ 6s ＜ 4f ＜ 5d ＜ 6p ＜ 7s ＜ 5f ＜ 6d ＜ 7p
8.1.3 原子核外电子的排布 1.泡利不相容原理 泡利（Pauli）于1925年根据元素在周期表中的位置和光 谱分析结果提出：“在同一个原子中没有运动状态4个方 面完全相同的电子存在。” （1）每个原子轨道只能容纳两个电子，且自旋方向反。 （2）s、p、d、f亚层最多容纳的电子数分别为2、6、 10、14。 （3）各电子层最多容纳2n2个电子
8.1.3 原子核外电子的排布 1.泡利不相容原理 泡利（Pauli）于1925年根据元素在周期表中的位置和光 谱分析结果提出：“在同一个原子中没有运动状态4个方 面完全相同的电子存在。” （1）每个原子轨道只能容纳两个电子，且自旋方向反。 （2）s、p、d、f亚层最多容纳的电子数分别为2、6、 10、14。 （3）各电子层最多容纳2n2个电子
2.能量最低原理 多电子原子处于基态时，在不违背泡利不相容原理的前提 下，电子尽可能先占据能量较低的轨道，而使原子体系的 总能量最低，处于最稳定状态。 3.洪特规则 洪特（Hund）于1925年根据大量的光谱实验数据总结出 一个规律，即电子在等价轨道（即能量相同的原子轨道） 上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同
2.能量最低原理 多电子原子处于基态时，在不违背泡利不相容原理的前提 下，电子尽可能先占据能量较低的轨道，而使原子体系的 总能量最低，处于最稳定状态。 3.洪特规则 洪特（Hund）于1925年根据大量的光谱实验数据总结出 一个规律，即电子在等价轨道（即能量相同的原子轨道） 上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同
半充满 s 1 、p 3 、d 5 、f 7 全充满 s 2 、p 6 、d 10 、f 14 全 空 s 0 、p 0 、d 0 、f 0 4.电子构型 电子在原子轨道中的排布方式称为电子层结构，简称电子构型。 1）轨道表示式 例如氮原子的轨道表示式为 或 1s 2s 2p 1s 2s 2p 2）电子排布式 氮原子的电子排布式为
半充满 s 1 、p 3 、d 5 、f 7 全充满 s 2 、p 6 、d 10 、f 14 全 空 s 0 、p 0 、d 0 、f 0 4.电子构型 电子在原子轨道中的排布方式称为电子层结构，简称电子构型。 1）轨道表示式 例如氮原子的轨道表示式为 或 1s 2s 2p 1s 2s 2p 2）电子排布式 氮原子的电子排布式为
排布的电子数 7N 1s22s22p3 电子层数 亚层（能级）符号 Al 1s22s22p63s23p1 表示为 [Al] 3s23p1 Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 表示为 [Fe] 4s23d6 3）价电子层结构 价电子层结构指的是价电子（即能参与成键的电子）所排布 的电子层结构。 主族 ns 1~2 np 1~6 副族 (n－1)d 1~10 ns 1~2
排布的电子数 7N 1s22s22p3 电子层数 亚层（能级）符号 Al 1s22s22p63s23p1 表示为 [Al] 3s23p1 Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 表示为 [Fe] 4s23d6 3）价电子层结构 价电子层结构指的是价电子（即能参与成键的电子）所排布 的电子层结构。 主族 ns 1~2 np 1~6 副族 (n－1)d 1~10 ns 1~2
8.2 电子层结构与元素周期系 元素周期律是指：随着原子序数的递增，元素的性质呈周期性 变化的规律。 8.2.1 元素周期系与电子层结构的关系 1.周期 元素周期表中共有7个横行，称为7个周期。 具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序排列的一系 列元素称为一个周期。 2.族 在周期表中有18 个纵行。除8、9、10这3个纵行（称为第Ⅷ族 外），其余15个纵行，每个纵行标为一族。族可分为主族和副 族。由短周期和长周期元素共同构成的族，称为主族（A）； 完全由长周期元素构成的族，称为副族（B）
8.2 电子层结构与元素周期系 元素周期律是指：随着原子序数的递增，元素的性质呈周期性 变化的规律。 8.2.1 元素周期系与电子层结构的关系 1.周期 元素周期表中共有7个横行，称为7个周期。 具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序排列的一系 列元素称为一个周期。 2.族 在周期表中有18 个纵行。除8、9、10这3个纵行（称为第Ⅷ族 外），其余15个纵行，每个纵行标为一族。族可分为主族和副 族。由短周期和长周期元素共同构成的族，称为主族（A）； 完全由长周期元素构成的族，称为副族（B）