上海交通大学：《大学化学（通识）》课程教学资源（课件讲义）第2章 化学元素和物质结构（1/2）

2.1原子结构 2.1.1原子结构理论的初期发展 L人们对原子结构的认识 Dalton,John(1766-1844) 第2章化学元素和物质结构 原子理论Atomic Theory(1803) ·不同元素代表不同原子 分子是由原子在空间按一定方式或结构结 合而成 分子的结构直接决定其性能，分子进一步 聚集成物体 上海交通大学 化学化工学院大学化学教研室 2.1原子结构 2.1原子结构 2.1.1原子结构理论的初期发展 2.原子的组成 电子的发现 (Electrically charged plates N Fluorescent Electron paths High voltage Magnet 阴极射线管 天然放射性的发现 汤姆生，电子带负电，质量为9.109389×1031kg 2.1原子结构 2.1原子结构 ·经典物理学概念遇到的难题 ·经典物理学概念遇到的难题 ,带电微粒在力场中运动时总要产 生电磁辐射并逐渐失去能量 Rutherford原子结构模型 ,运动着的电子轨道会越来越小， …原子有核即原子核 最终将与原子核相撞并导致原子 核的体积极小： 毁灭。 An unsatisfactory atomic model ·原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上 ,电子像行星绕着太阳那样绕核运动。 1

1 第2章 化学元素和物质结构 第 2章化学元素和物质结构 上海交通大学 化学化工学院大学化学教研室 Dalton, John(1766-1844) 原子理论Atomic Theory (1803) 2.1 原子结构 2.1.1 原子结构理论的初期发展 1.人们对原子结构的认识 第 2章化学元素和物质结构 原子理论Atomic Theory (1803) • 不同元素代表不同原子 • 分子是由原子在空间按一定方式或结构结 合而成 • 分子的结构直接决定其性能，分子进一步 聚集成物体 2.1 原子结构 2.1.1 原子结构理论的初期发展 2. 原子的组成 Henry Becquerel， 1852—1908 第 2章化学元素和物质结构 天然放射性的发现 电子的发现 2.1 原子结构 第 2章化学元素和物质结构 阴极射线管 汤姆生，电子带负电，质量为9.109389× 10-31kg R th f d’ i t ti l b b d t f t l f il •经典物理学概念遇到的难题 2.1 原子结构 第 2章化学元素和物质结构 Rutherford 原子结构模型 •原子有核即原子核 •核的体积极小； •原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上； •电子像行星绕着太阳那样绕核运动。 Rutherford’s experiment on α particle bombardment of metal foil •带电微粒在力场中运动时总要产 生电磁辐射并逐渐失去能量 •经典物理学概念遇到的难题 2.1 原子结构 第 2章化学元素和物质结构 •运动着的电子轨道会越来越小, 最终将与原子核相撞并导致原子 毁灭。 An unsatisfactory atomic model

2.1.1原子结构理论的初期发展 不连续光谱一原子发射光谱 氢原子光谱 1044 2.1.1原子结构理论的初期发展 2.1.1原子结构理论的初期发展 2.氢原子光谱和玻尔(Bohr)理论 2.氢原子光谱和玻尔理论 1913年，玻尔提出了原子结构理论的三点假设： Niels Bohr 1)电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一些 1885-1962 符合一定条件的轨道上运动，轨道的角动量等 Copenhagen 于h/2π的整数倍。 Denmark 2)电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。 Laureate of the 3)处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较 Nobel Prize in Physics 1922 近的轨道上，在跃迁的同时会以光子形式释放 出光能。 hv=E2-E 电子在不同 ·玻尔原子理论的成功之处 的电子层间 发生跃迁 1)提出了量子的概念 2)成功地解释了氢原子光谱的实验结果 3)用于计算氢原子的电离能 =宁为 ·玻尔原子理论的局限性 1)无法解释氢原子光谱的精细结构 Rydberg const. 2)不能解释多电子原子、分子或固体的光谱 R=3.289×1015s-1 2

2 氢 原 子 2.1.1 原子结构理论的初期发展 第 2章化学元素和物质结构 子 光 谱 不连续光谱—原子发射光谱 第 2章化学元素和物质结构 1913年，玻尔提出了原子结构理论的三点假设： 1) 电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一些 符合一定条件的轨道上运动 轨道的角动量等 2.氢原子光谱和玻尔(Bohr)理论 2.1.1 原子结构理论的初期发展 第 2章化学元素和物质结构 符合一定条件的轨道上运动，轨道的角动量等 于h/2π的整数倍。 2) 电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。 3) 处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较 近的轨道上，在跃迁的同时会以光子形式释放 出光能。 E2 E1 h   2.氢原子光谱和玻尔理论 2.1.1 原子结构理论的初期发展 Niels Bohr 1885 -1962 Copenhagen, 第 2章化学元素和物质结构 Denmark Laureate of the Nobel Prize in Physics 1922 电子在不同 的电子层间 发生跃迁 第 2章化学元素和物质结构 2 2 1 1 ( ) 2 R n    Rydberg const. R=3.289×1015s-1 • 玻尔原子理论的成功之处 1) 提出了量子的概念 2) 成功地解释了氢原子光谱的实验结果 3) 用于计算氢原子的电离能 第 2章化学元素和物质结构 • 玻尔原子理论的局限性 1) 无法解释氢原子光谱的精细结构 2) 不能解释多电子原子、分子或固体的光谱

2.1.2.核外电子运动的特征 Elementary Particles 1.微观粒子的波粒二象性 syeno t ·光的波粒二象性 QQQ b ⊙⊙⊙ Vu 82 粒子性一光电效应 波动性一干涉、衍射 e 普朗克的量子理论 爱因斯坦的光子学说 oo Three Families of Matter E=hv The photoelectrie effect www2.slac.stanford.edu h:普朗克常数6.62×1034Js 微观粒子的波粒二象性 E=me2 V= = h m v P=mc= E hv h Louis de Broglie (1892-1983 Paris,France) E,P一表征粒子性 由h定量相联系 Laureate of the Nobel g1一表征波动性 Prize in Physics 1929 电子通过Al箔和石墨的衍射图 2.测不准原理 h △x·△v≥ 2πm 宏观物体子弹=10g a)(b) △x=104m,△v≥1.054×10-28ms 微观电子m=9.11×10g △x=10-m,△v≥1.157×10ms1 研究微观世界粒子运动状态—量子力学 3

3 第 2章化学元素和物质结构 •www2.slac.stanford.edu 2.1.2. 核外电子运动的特征 • 光的波粒二象性 粒子性---光电效应 1. 微观粒子的波粒二象性 第 2章化学元素和物质结构 E  h 普朗克的量子理论 爱因斯坦的光子学说 粒子性---光电效应 波动性---干涉、衍射 h : 普朗克常数6.62×10-34 J·s The photoelectric effect 2 E  mc   c  E h h P  mc    第 2章化学元素和物质结构 E, P － 表征粒子性 ν, λ － 表征波动性 c c  mc 由 h 定量相联系 微观粒子的波粒二象性 h m v   第 2章化学元素和物质结构 Louis de Broglie (1892-1983 Paris, France) Laureate of the Nobel Prize in Physics 1929 灯光源 电子通过Al箔和石墨的衍射图 第 2章化学元素和物质结构 (a) (b) 2. 测不准原理 宏观物体子弹 m=10g 2 h x v m    第 2章化学元素和物质结构 微观电子 宏观物体子弹 g -4 28 1 x v 10 m, 1.054 10 m s        m kg 31 9.11 10   11 7 1 x v 10 m, 1.157 10 m s        研究微观世界粒子运动状态——量子力学

2.2核外电子的运动状态 2.2.1薛定谔方程和波函数 Werner Heisenberg 1.薛定谔方程一一微粒的波动方程 (1901-1976,Lipzig,Germany) Laureate of the Nobel Prize in Physics 1932 a'y ov8'm(E-v=0 中h2 "for the creation of quantum mechanics,the application of which has,inter alia,led to the discovery of 平：波函数 x,yz:空间坐标 the allotropic forms(同素异形体)of E: 体系的总能量V:势能 hydrogen 2.21薛定谔方程和波函敦 Erwin Schrodinger 2.波函数和原子轨道 (1887-1961,Vienna,Austria) TAUSE Ψ(x,) 薛定谔方程的解：x,以)的具体函数形式。 包含m,1,m三个常数项的三变量函数： 0002 000 Laureate of the Nobel Prize in Physics 1933 平nm(x,y,2) "for the discovery of new productive forms of atomic theory" 血，↓，m三个量子数是薛定谔方程有合理解的必要条件。 2.2.1稀定得方程和波函数 2.2.2.波函数的空间图像 波函数和原子轨道 概率密度和电子云 1)波函数平是量子力学中描述核外电子运动状态 的数学函数式。 2)波函数平描述了核外电子可能出现的一个空间 区域（原子轨道），不是经典力学中描述的某 种确定的几何轨迹。 H原子的1s电子云 3)平没有明确的物理意义，但平表示空间某处 因为像爱情一样 测不准 单位体积内电子出现的概率（概率密度）。 所以你的身影 总是一片飘忽的云 4

4 Werner Heisenberg (1901-1976,Lipzig, Germany) 第 2章化学元素和物质结构 • Laureate of the Nobel Prize in Physics 1932 “for the creation of quantum mechanics, the application of which has, inter alia, led to the discovery of the allotropic forms(同素异形体) of hydrogen" 1.薛定谔方程――微粒的波动方程 2.2 核外电子的运动状态 2.2.1薛定谔方程和波函数 第 2章化学元素和物质结构 Ψ：波函数 x,y,z ：空间坐标 E：体系的总能量 V：势能 Erwin Schrödinger (1887-1961,Vienna, Austria ) 第 2章化学元素和物质结构 • Laureate of the Nobel Prize in Physics 1933 "for the discovery of new productive forms of atomic theory" 2.波函数和原子轨道 薛定谔方程的解：(x,y,z) 的具体函数形式。 包含 nlm 三个常数项的三变量函数 (x, y,z) 2.2.1薛定谔方程和波函数 第 2章化学元素和物质结构 包含 n, l, m 三个常数项的三变量函数： ( , , ) , , x y z n l m n, l, m 三个量子数是薛定谔方程有合理解的必要条件。 波函数和原子轨道 1) 波函数Ψ是量子力学中描述核外电子运动状态 的数学函数式。 2) 波函数Ψ描述了核外电子可能出现的一个空间 2.2.1薛定谔方程和波函数 第 2章化学元素和物质结构 2) 波函数Ψ描述了核外电子可能出现的一个空间 区域（原子轨道），不是经典力学中描述的某 种确定的几何轨迹。 3) Ψ没有明确的物理意义，但 || 2表示空间某处 单位体积内电子出现的概率（概率密度）。 概率密度和电子云 2.2.2. 波函数的空间图像 第 2章化学元素和物质结构 H原子的1s电子云 因为像爱情一样 测不准 所以你的身影 总是一片飘忽的云

2.2核外电子的运动状态 2.2核外电子的运动状态 2.2.2.四个量子数 2.2.2四个量子数 ·主量子数(n): ·描述原子中电子出现概率最大区域离核 角量子数1 的远近，或者说它决定电子层数 它表示原子轨道角动量的大小，原子轨道或 ·取值：1,2,3，…n等正整数. 电子云的形状，即电子亚层。 电子层数n1234567 取值：0,1,2,3，(n-1)(供n个取值) 光谱学符号K L MNOPQ 1 2 3 光谱学符号 d 电子云 球形 哑铃形 花瓣形 2.2核外电子的运动状态 2.2核外电子的运动状态 角量子数1 磁量子数m ◆与角动量的取向有关，取向是量子化的 The allowed valees for angular momentum qeantum number, ◆m可取0，±1，士2…±1 ◆值决定了山角度函数的空间取向 ◆m值相同的轨道互为等价轨道 The allowed valees for magnetic quantum number,ar 道 p轨道 形 哑铃形 0 +10-1 244 +2+10-1-2 +3+2+10-1-2-3 电子云伸展方向d 电子云伸展方向3，p ￥轨通=0，m=0): m一种取值，空间一种取向，一条￥轨道 的 p轨道-1，m+1,0,-1) d轨道(1-2，m-+2,+1,0,-1,-2y m三种取值，三种取向。三条等价（简并）p轨道 m五种取值，空问玉种取向，五条等价（简并）d轨道. 5

5 2.2.2.四个量子数  主量子数(n): • 描述原子中电子出现概率最大区域离核 的远近，或者说它决定电子层数 • 取值:1 2 3 n等正整数 2.2 核外电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 • 取值:1,2,3,…n等正整数. 电子层数 n 1 2 3 4 5 6 7 光谱学符号 K L M N O P Q 2.2.2四个量子数  角量子数l 它表示原子轨道角动量的大小,原子轨道或 电子云的形状,即电子亚层。 2.2 核外电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 , 取值:0，1，2，3,…,（n－1）(共n个取值) l 012 3 光谱学符号 spd f 电子云 球形 哑铃形 花瓣形 The allowed values for angular momentum quantum number, l n l 1 2 3 4 0 0 0 0 1 1 1 2 角量子数 l 2.2 核外电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 4 (subshell symbol 0 s 1 p 2 d 3 f ) s 轨道 球形 p 轨道 哑铃形 d 轨 道 有 两 种 形 状 ◆ 与角动量的取向有关，取向是量子化的 ◆ m可取 0，±1, ±2……±l ◆ 值决定了ψ角度函数的空间取向 •磁量子数 m 2.2 核外电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 ψ ◆ m 值相同的轨道互为等价轨道 The allowed values for magnetic quantum number, m l m number of orbital 0(s) 1(p) 2(d) 3(f) 0 ＋1 0 －1 ＋2 ＋1 0 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1 0 －1 －2 －3 1 3 5 7 s 轨道(l = 0, m = 0 ) : m 一种取值, 空间一种取向, 一条 s 轨道. 电子云伸展方向 s, p 第 2章化学元素和物质结构 p 轨道(l = 1, m =+1, 0, －1) m 三种取值, 三种取向, 三条等价(简并) p 轨道. 电子云伸展方向 d 第 2章化学元素和物质结构 d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, －1, －2): m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道

2.2核外电子的运动状态 电子云伸展方向∫ 自旋量子数m 号 4 ◆描述电子绕自轴旋转的状态 ◆自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 6米8 ◆m取值+1/2和-1/2，分别用↑和↓表示 f轨道(1=3，m=+3,+2,+1,0,-1,-2,3): m七种取值，空间七种取向，七条等价（简并）了轨道 共2个取值 原子中每个电子的出现概率大的区城可用m,↓， m,m四个量子数来描述。同时，将一套量子 数代入得到的山即表示该电子的运动状态 15电子云的三种表示法 原子轨道 电子园 E-E 电子层 今亚层 与状的距离 空间伸展方向 自旋方向 2.2.3波函数的空间图像 等几率密度面及1s界面图 10 (a ⊙ 1s等几率密度面 1s界面图 6

6 电子云伸展方向 f 第 2章化学元素和物质结构 f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) : m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道. ◆ 描述电子绕自轴旋转的状态 ◆ 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 Magnetic field screen Small clearance space Silver atomic ray kiln 自旋量子数 ms 2.2 核外电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 ◆ 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 ◆ ms 取值+1/2和－1/2，分别用↑和↓表示 ,共2个取值 2 1 ms   原子中每个电子的出现概率大的区域可用 n, l, m, ms 四个量子数来描述。同时，将一套量子 数代入得到的ψ即表示该电子的运动状态 第 2章化学元素和物质结构 第 2章化学元素和物质结构 等几率密度面及1s界面图 2.2.3波函数的空间图像 第 2章化学元素和物质结构 1s等几率密度面 1s界面图 第 2章化学元素和物质结构

2.2原子的核外电子运动状态 2p电子云的三种表示法 2.2.3.波函数的空间图像 0 平r,0,)=R(r)Y(0,) ·R()一径向分布部分，仅与r(原子轨道半径) 有关，与空间取向无关 Y(8一角度分布部分，只取决于轨道的空 间取向，与轨道半径无关 径向分布 .0.0) A------ x=rsin coso y=rsinsino =rcos0 r=2+y2+2 球壳薄层中电子 的几率为： {}am器学-w0 4πr21Ψdr D(r)=4R(r) Y(0,) 不同层次的电子云径向分布 角度分布 8 米米X XXX 注意波函数径向分布的特点： 骨+ t+ ·最大出现峰、蜂形与n的关系 ·钻穿效应 原子轨道的角度分布图 电子云的角度分布图 7

7 2p电子云的三种表示法 第 2章化学元素和物质结构 2.2 原子的核外电子运动状态 (  ) R( ) Y( ) 2.2.3. 波函数的空间图像 第 2章化学元素和物质结构 • R(r) － 径向分布部分，仅与r (原子轨道半径) 有关，与空间取向无关 • Y(,) － 角度分布部分，只取决于轨道的空 间取向，与轨道半径无关 (r, ,)  R(r)Y( ,) x  rsin cos 第 2章化学元素和物质结构    cos sin sin z r y r   2 2 2 r  x  y  z   0 8 sin 1 sin sin 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2                                       E V h m r r r r r r 径向分布 第 2章化学元素和物质结构 球壳薄层中电子 的几率为： 2 2 4 r dr |  | 2 2 D(r)  4r R(r) 不同层次的电子云径向分布 第 2章化学元素和物质结构 注意波函数径向分布的特点： •最大出现峰、峰形与n的关系 •钻穿效应 角度分布 Y(,)   2 Y (,)   1 1/2 4 3 1/2 4 3 1/2 4 3 1/2 4 () ( ) ( ) ( ) sin cos ( ) ( ) sin sin ( ) ( ) cos x y z Y s Y p Y p Y p              第 2章化学元素和物质结构 原子轨道的角度分布图 电子云的角度分布图

2.2原子的核外电子运动状态 如何看见原子？ >原子中每个电子的运动状态可用四个 扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM) 量子数来描述，四个量子数确定之后， 电子在核外的运动状态就确定了。 例：已知核外某电子的四个量子数为： n=2;=1;e-1;m,=+1/2 说明其表示的意义。 指在第二电子层、p亚层、P,轨道上、自 Ce I on Cu 旋方向以(+1/2)为特征的电子。 Fe atoms on Cu surface The Nobel Prize in Physics 1986 北京大学纳米中心的学者通过AFM针尖对基质Au- Heinrich Rohrer Pa合金上的机城刻蚀，书写了世界上最小的唐诗 and Gerd Binnig (10微米X10微米) STM进行纳米刻蚀 500nm 250 0 STM在T薄膜上进行纳米刻蚀 8

8 2.2 原子的核外电子运动状态 例：已知核外某电子的四个量子数为：  原子中每个电子的运动状态可用四个 量子数来描述，四个量 子数确定之后， 电子在核外的运动状态就确定了。 第 2章化学元素和物质结构 n=2; l=1; m=-1; ms=+1/2 说明其表示的意义。 指在第二电子层、p亚层、py轨道上、自 旋方向以(+1/2)为特征的电子。 如何看见原子？ 扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM) 第 2章化学元素和物质结构 Ce & I on Cu Fe atoms on Cu surface. The Nobel Prize in Physics 1986 第 2章化学元素和物质结构 Heinrich Rohrer and Gerd Binnig 第 2章化学元素和物质结构 北京大学纳米中心的学者通过AFM针尖对基质Au￾Pa合金上的机械刻蚀，书写了世界上最小的唐诗 （10微米×10微米） STM进行纳米刻蚀 500nm 第 2章化学元素和物质结构 250 0 STM在 Ti薄膜上进行纳米刻蚀 第 2章化学元素和物质结构

2.3原子的电子层结构与元素周期系 想一想 2.3.1.多电子原子的能级 l.Pauling近似能级图 ·原子核外面的电子都在哪里运动？ 面神有 ·原子是怎么组成物质的？ ·NaC1是不是导电？ 40000 ·石墨和金刚石为什么差异巨大？ ia) 2.3原子的电子层结构与元素周期系 2.3.1.多电子原子的能级 能级交错的原因 ·近似能级图是按原子轨道的能量高低排列的。 ·屏蔽效应 ·每个小圆圈代表一个原子轨道。能量相同的 a.内层电子对外层电子的作用； 轨道称简并轨道。 b.有效核电荷Z*: Z'=Z-o c.屏蔽系数σ： ·l相同，E1,L>M>N>O>P...... ·n,l都不同，E4s<Ea<Ep 一能级交错 各电子层能级相对高低的顺序为： K<LM<N<O<P· 2.3.1.多电子原子的能级 由于电子的钻穿作用的不同而使它的能量发 ·钻穿效应 生变化的现象称为钻穿效应 外层电子钻到内部空间而靠近原子核的现象， 通常称为钻穿作用。 Es<E3d 0.12 能级交错 .0s 1.0421416 离核距高 9

9 想一想 • 原子核外面的电子都在哪里运动？ • 原子是怎么组成物质的？ • NaCl是不是导电？ 第 2章化学元素和物质结构 NaCl是不是导电？ • 石墨和金刚石为什么差异巨大？ 1.Pauling近似能级图 2.3 原子的电子层结构与元素周期系 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 2.3 原子的电子层结构与元素周期系 • 近似能级图是按原子轨道的能量高低排列的。 • 每个小圆圈代表一个原子轨道。能量相同的 轨道称简并轨道。 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 轨道称简并轨道 • l相同，E1s＜E2s＜E3s＜E4s，E2p＜E3p＜E4p • n相同，Ens＜Enp＜End＜Enf • n,l都不同，E4s＜E3d＜E4p——能级交错 能级交错的原因 • 屏蔽效应 a.内层电子对外层电子的作用； b.有效核电荷Z*； 屏蔽系数 Z Z     第 2章化学元素和物质结构 c.屏蔽系数 ； 各电子层电子屏蔽作用的大小顺序为： K > L > M > N > O > P …… 各电子层能级相对高低的顺序为： K < L < M < N < O < P ……  2.3.1. 多电子原子的能级 • 钻穿效应 外层电子钻到内部空间而靠近原子核的现象， 通常称为钻穿作用。 第 2章化学元素和物质结构 由于电子的钻穿作用的不同而使它的能量发 生变化的现象称为钻穿效应。 E4s < E3d 第 能级交错 2章化学元素和物质结构

2.3.1,多电子原子的能级 2.核外电子排布三原则 核外电子排布 (1)能量最低原理； 洪德规则 3d-- (2)泡利不相容原理：同一个原子中没有 4- 四个量子数完全相同的电子： 3p--- 3x- 各原子轨道容纳电子的数目： spdo 2,业，业l业 日8 eledtrohons 度e132公39 (3)洪德规则： s 2.3.1.多电子原子的能级 2.3.1.多电子原子的能级 电子填入轨道次序图 核外电子排布 例：K的原子序数为19 不是 洪德规则的特例： 回回@⑨ 等价轨道全充满、半充满或全空的状态 ③回回③ 1s22s22p3s23p3d 的四 是比较稳定的。 @⑨ 的回四 而是 全充满：p,d10,f14 1s22s22p3s23p4s 半充满：p3,d5,f7 全空：p,d0,f0 2.3.1.多电子原子的能级 2Cu 1s22s22p3s23p4s23d(误) F原子的5个原子轨道 1s22s22p3s23p4s3d(正确) 2ACr 1s22s22p63s23p4s23d(误) 1s22s22p3s23p4s3d(正确) ·电子结构式 [原子实]价电子：K一[Ar]4s Cr-[Ar]3d54sl 10

10 2.核外电子排布三原则 （1）能量最低原理； （2）泡利不相容原理：同一个原子中没有 四个量子数完全相同的电子； 第 2章化学元素和物质结构 各原子轨道容纳电子的数目： （3）洪德规则： 2 6 10 14 s , p ,d , f 核外电子排布 ----洪德规则 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 C 6 electrons C 1s22s22p2 N 7 electrons N 1s22s22p3 O 8 electrons O 1s22s22p4 F 9 electrons F 1s22s22p5 Ne 10 electrons Ne 1s22s22p6 电子填入轨道次序图 例：K的原子序数为19 不是 22 62 6 1 122 33 3 ss ps pd 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 而是 122 33 3 ss ps pd 22 62 61 122 33 4 s s psps 核外电子排布 洪德规则的特例： 等价轨道全充满、半充满或全空的状态 是比较稳定的 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 是比较稳定的。 全充满： p6, d10,f14 半充满： p3, d5, f7 全 空： p0, d0, f0 22 6 6 2 2 9 122 33 ss psp 4 3 s d ( ) 误 22 62 6 1 10 122 ss psp 33 ( 4s d3 正确) Cu 29 Cr 24 22 6 6 2 2 4 122 33 ss psp 4 3 s d ( ) 误 2.3.1. 多电子原子的能级 第 2章化学元素和物质结构 22 6 6 2 1 5 122 33 ss psp 4 3 s d ( ) 正确 •电子结构式 [原子实]价电子：K ——[Ar]4s1 Cr——[Ar]3d54s1 F 原子的5个原子轨道 第 2章化学元素和物质结构