高中的化学体系个人感觉还是不完善的,化学的定义是研究物质组成,结构,性质及其变化规律的学科,所以物质结构在化学中是一个非常重要的领域,但是高中在这方面的探讨却几乎没有。在高中是化学反应原理是重点(无机化学占高中化学的80%,而化学反应原理占高中无机化学的65%左右),其大致内容就是焓变,反应速率,平衡移动,酸碱平衡之类的。侧重点是元素化学,也就是类似铁,铝,钠哪些金属的化学反应和一些试验组成。所以这样分析就可以看到了高中化学把物质结构基础这大块完完全全的漏掉了,其中原子核外电子的排布规则应该是这部分的开篇重点。在高中时期,我们对原子的电子结构只是大至的讲了一下它的电子层数与电子层电子结构的基本排布规律,至于为什么这样排布却一字不提,所以弄得学生们难以理解,搞得云里雾里,这也许是当今我们的教育体制尚不完善所带来的问题。
首先我要解释一下原子结构中的电子层符号分 K,L,M,N, O, …等原子结构层,
K层是原子结构中的第一层,也就是最靠近原子核那一层,它只包含一电子亚层,这个亚称为s,又简称1s,在这个s亚层中只有一个轨道,而一个电子轨道最多可以容纳2个电子。
L层是原子结构中的第二层,它包含一个s亚层和一个p亚层,共二个亚层,这二个亚层简称2s和2p(因为它是属于第二层中的s和p的电子亚层,所以称它为2s和2p)。而在这个p电子亚层中它含有三个轨道,最多可以容纳6个电子。所以在第二层中它能容纳最多的电子个数是2S+2P=2+6=8,即8个电子。
M层是原子结构中的第三层,它包含一个s亚层和一个p亚层另加一个d亚层,共三个亚层,这三亚层简称3s和3p和3d(因为它是属于第三层中的s, p、 d的电子亚层,所以称它为3s和3p和3d)。而在这个d亚电子层中它含有5个电子轨道,最多可容纳10个电子。所以在第二层中它能容纳最多的电子个数是3S+3P+3D=2+6+10=18,即18个电子。
N层是原子结构中的第四层,它包含一个s亚层、p亚层、d亚层、f亚层,共四个亚层,这四亚层简称4s和4p和4d和4f(因为它是属于第四层中的s, p、 d、f的电子亚层,所以称它为4s和4p和4d和4f)。而在这个f亚电子层中它含有7个电子轨道,最多可容纳14个电子。所以在第二层中它能容纳最多的电子个数是4S+4P+4D+4F=2+6+10+14=32,即32个电子。
另外在排列时有一个规律,不管电子层数再多,最外层最多总是不超过8个 次外层不超过18个,而且是要依据泡利的能量(这种能量好象是一种势能)最低原理来排列,越是靠近原子核的电子它的电子能量越低,它是最内层的电子能量最低的要优先排列。所以在安排核外电时,电子层不但要安K,L,M,N,……程序排列,它的每一层中的电子亚层必须要按s, p、 d、 f、的程序先后来安排,而且也必须要按照泡利的能量最低的电子优先排列这一原则。它的能量大小是这样的s<p<d<f<……。
例如:20号元素Ca他的核外电子规律是第一层2个 第二层8个 第三层8个,第四层2个。那么有人问,第三层为什么不排9,第四层排1 呢?这样次外层不是也没有超过18吗,同样最外层也不超过8吗?这是因为4s轨道能量比3d的低,所以先必须要满足4S中的二个电子,这样就符合了泡利的能量最低原理。
通过上述解释大家应该对电子结构排列有所了解了吧!我认为学好原子结构原理对大家学习电子技术基础也是有极大的帮助的。
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