1. 理清能层与能级概念
(1) 能层:多电子原子中,按电子能量差异分为不同能层(必修教材中:电子层),用K、L、M、N、O、P、Q表示 ,从K到Q能量依次升高。例如氢原子只有一个电子,处于K能层 。
(2)能级:同一能层中电子能量也有差异,分为s、p、d、f等能级。各能层能级总是从s能级开始,且能级数等于能层序数 ,如第二能层L能层有s、p两个能级 ,第三能层M能层有S、P、d三个能级。同一能层能级能量顺序为E(s)<E(p)<E(d)<E(f),同一能层同一能级不同轨道具有相同能量,如E(Py)=E(Px)=E(Pz)。
2. 原子轨道:电子云轮廓图即原子轨道,s轨道呈球形,只有1个伸展方向;p轨道呈纺锤形,有3个伸展方向(px、py、pz );d轨道有5个伸展方向;f轨道有7个伸展方向。且各能级容纳最多电子数依次为1、3、5、7的二倍 ,即s能级最多容纳2个电子,p能级最多容纳6个电子等。
3. 基态原子电子排布原理
(1)能量最低原理:电子先占据能量低的轨道,再进入能量高的轨道,如电子排布顺序为1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p等 ,例如钠原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s¹ ,电子先填满低能量的1s、2s、2p轨道,再进入3s轨道。
(2)泡利原理:每个原子轨道最多容纳2个自旋状态相反的电子,如氦原子的两个电子在1s轨道,自旋方向相反 。
(3)洪特规则:电子排布在同一能级不同轨道时,优先单独占据一个轨道且自旋状态相同 ,如氮原子电子排布式为1s²2s²2p³ ,2p能级的3个电子分别占据3个不同的p轨道且自旋相同 。洪特规则特例:能量相同原子轨道处于全满(p⁶ 、d¹⁰ 、f¹⁴ )、半满(p³ 、d⁵ 、f⁷ )和全空(p⁰ 、d⁰ 、f⁰ )时体系能量最低 ,如铬原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ ,铜原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 。
4. 电子跃迁与光谱
(1)电子跃迁:基态原子电子吸收光的能量跃迁到高能级变为激发态原子 ,吸收的光称为原子的吸收光谱;激发态原子电子从高能级跃迁到低能级释放能量,会以光的形式释放出来,释放的光我们称为原子的发射光谱,比如焰色试验就是金属原子中的电子跃迁产生的现象。
(2)原子光谱:不同元素原子跃迁时吸收或释放不同的光,摄取的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱 ,可用于元素鉴定。
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