课外拓展



一、各原子轨道的能量高低

  多电子原子中,电子填充电子轨道时,原子轨道能量的高低存在以下规律:

(1)相同电子层上原子轨道能量的高低;

  ns<np<nd<nf。

(2)形状相同的原子轨道能量的高低:

  1s<2s<3s<4s……

(3)电子层和形状相同的原子轨道的能量相等,如2px,2py,2pz轨道的能量相等。

二、从原子核外电子排布的轨道能量顺序看出从第三电子层就会出现能级交错现象,这是为什么?

  从第三电子层起就出现能级交错现象。例如,3d的能量似乎应该低于4s,而实际上E3d>E4s。按能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。由于能级交错,在次外层未达最大容量之前,已出现了最外层,而且最外层未达最大容量时,又进行次外层电子的填充。所以原子最外层和次外层电子数一般达不到最大容量。

三、原子的最外层电子数为什么不超过8个?次外层电子数为什么不超过18个?

  由于能级交错的原因,End>E(n+1)s。当ns和np充满时(共4个轨道,最多容纳8个电子),多余电子不是填入nd,而是首先形成新电子层,填人(n+1)s轨道中,因此最外层电子数不可能超过8个。

  同理可以解释为什么次外层电子数不超过18个。若最外层是第n层,次外层就是第(n-1)层。由于E(n-1)f>E(n-1)s>Enp,在第(n+1)层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳18个电子,因此次外层电子数不超过18个。例如,原子最外层是第五层,次外层就是第四层,由于E4f>E6s>E5p,当第六层出现之前,次外层(第四层)只有在4s、4p和4d轨道上有电子,这三个亚层共有9个轨道,最多可容纳18个电子,也就是次外层不超过18个电子。

  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?

  Cu:3d104s1  Ag:4d105s1  Au:5d106s1

  根据构造原理Cu、Ag、Au的外围电子排布为:Cu:3d94s2  Ag:4d95s2  Au:5d96s2。所以它们电子层排布不符合构造原理。

合理解释

  以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的两倍!而量子力学的理论指出,在等价轨道上(同一能级)的电子排布全充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性。

  

 
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