1、高一化學怎樣確定原子的電子層排布教案 一、電子層容量原理在原子核外電子排布中，每個電子層最多容納的電子數(shù)為2n2，這個規(guī)律在一些無機化學教材中叫做最大容量原理。我認為，該原理并不能全面反映原子核外電子排布的真實情況，其一，它只適合于離核近的內(nèi)電子層，且不是最大，而是等于2n2；其二，離核遠的外電子層，實際排布的電子數(shù)則遠遠小于2n2，根本不能用此原理來描述。離核近的內(nèi)電子層與離核遠的外電子層，各有其電子容量的規(guī)律，原子的電子層排布，就是這兩種規(guī)律結(jié)合而成的。為此，我總結(jié)出內(nèi)電子層和外電子層的各自的容量規(guī)律，并將兩者結(jié)合起來，稱為“電子層容量原理”，其內(nèi)容如下：設(shè)w為原子的電子層數(shù)，n為從原子核

2、往外數(shù)的電子層數(shù)，m為由原子最外層往里數(shù)的電子層數(shù)。當n時，為內(nèi)電子層，每個電子層容納的電子數(shù)2n2。當n時，為外電子層，每個電子層最多容納的電子數(shù)2(m1)2。核外只有k層時，最多容納2個電子。由上述兩個關(guān)系組成的電子層排布如下：從以上圖示可知，原子的電子排布是兩頭少，中間多。應(yīng)用電子層容量原理，可使外電子層不用2n2，避免出現(xiàn)太大偏差。應(yīng)用外電子層的公式，可以取代中學教材中的如下規(guī)律：(1) 最外層電子數(shù)不超過8個(最外層為K層，則不超過2個)。(2) 次外層電子數(shù)不超過18個。(3) 外數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個。因為這些規(guī)律可直接從外電子層的公式推出。稀有氣體原子的電子層排布則是很規(guī)整

3、的相等關(guān)系，其內(nèi)電子層電子數(shù)為2n2，外電子層電子數(shù)為2(m1)2，因此，稀有氣體元素原子的電子層結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。主族元素的原子，最外層未達到2(m1)2個電子(即8個電子)，一般副族元素的原子，最外層和次外層的電子數(shù)均小于2(m1)2。原子的電子層數(shù)越多，出現(xiàn)未填滿電子數(shù)2(m1)2的外電子層數(shù)就越多。它可用下式計算：未排滿2(m1)2個電子的電子層數(shù)最多為(當為偶數(shù))或(為奇數(shù))。例如：核外有6個電子層的元素，沒有排滿2(m1)2個電子的外電子層數(shù)最多為6/23。鑭系元素的原子，一般就有4、5、6三個電子層的電子數(shù)未達到2(m1)2。2n2是由電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)及泡利不相容原理所

4、得出的關(guān)系，而2(m1)2卻是由能級交錯現(xiàn)象所得出的關(guān)系。對于多電子原子，由于電子的屏蔽作用和穿透作用，出現(xiàn)了原子軌道的交錯現(xiàn)象，產(chǎn)生了與元素周期表中周期相對應(yīng)的能級分組，能級組的通式為ns、(n-2)f、(n-1)d、np。從第3電子層起，出現(xiàn)EndE(n+1)s，從第4電子層起，出現(xiàn)EnfE(n+2)s。因此，在次外層電子數(shù)未達到最大容量時，已出現(xiàn)了最外層電子的填充，而最外層電子數(shù)未達到最大容量時，又進行次外層電子的填充；并且在更高的電子層出現(xiàn)之前，最外層中只可能出現(xiàn)s軌道和p軌道排有電子，因而最多容納的電子數(shù)為8個；次外層中只能出現(xiàn)s軌道、p軌道和d軌道排有電子，其容納的電子數(shù)不超過18

5、個；余類推。例如，鉛(Pb)原子最外層為6s26p2，共4個電子；次外層為5s25p65d10，共18個電子；外數(shù)第3層為4s24p64d104f14，共32個電子。如果某原子的6d軌道上占有電子，那末，它就不是最外層，按照能級高低的順序，7s軌道將會排上2個電子。若第7層是最外層，則第6層就是次外層了。利用電子層容量原理，可以根據(jù)元素的原子序數(shù)確定原子的電子層排布，寫出原子結(jié)構(gòu)示意圖，推斷元素在周期表里的位置。二、飽和結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)飽和結(jié)構(gòu)是指原子的每個電子層的電子數(shù)都達到2n2的電子層結(jié)構(gòu)，能夠達到飽和結(jié)構(gòu)的原子是不多的，只有氦原子(2)、氖原子(2、8)。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)則是指符合電子層容量原理

6、的電子層排布，即內(nèi)電子層的電子數(shù)都達到2n2，而外電子層的電子數(shù)都達到2(m1)2。稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)是這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。由上述敘述可知，原子的電子層結(jié)構(gòu)中所謂的飽和結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是兩個不同的概念，并且只能出現(xiàn)在稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)中，其它元素原子的電子層結(jié)構(gòu)都不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，更不可能是飽和結(jié)構(gòu)，因為它們的電子層結(jié)構(gòu)至少有一個外層電子數(shù)未達到2(m1)2。但是這些原子有失去或得到電子形成稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)，這是是引起化學反應(yīng)的根本原因。這種具有稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)的離子，我們把它簡稱為稀型離子(稀型離子在元素周期的推斷題中往往是很重要的條件和解題的關(guān)鍵)。因此，稀型離子的電子層結(jié)構(gòu)

7、是符合電子層容量原理的。我們一般把這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)叫做2電子結(jié)構(gòu)和8電子結(jié)構(gòu)，這是常見的一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。除此以外，離子的電子層結(jié)構(gòu)還有最外層為18電子的，不足18電子的，以及外電子層為(182)電子等的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。三、能級交錯的規(guī)律對于核外電子排布的能級交錯現(xiàn)象，我總結(jié)出以下規(guī)律。不同電子層上的能級發(fā)生交錯的條件是：亞層差電子層差1即：ns(n1)d，ns(n2)f，np(n1)f，由此可以得出核外電子排布的能級高低順序圖：1s2s2p3s3p3d4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s也可以從上關(guān)系中得出：從L層才會出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，即s和d的能級交錯；而從P層才會出現(xiàn)s和f的能級交錯；從O層才

8、會出現(xiàn)p和f的能級交錯。由到組成一個能級組，目前周期表中含有七個能級組，對應(yīng)周期表里的七個周期。每一能級組中所所包含的電子數(shù)，就是對應(yīng)周期的元素個數(shù)。如第6能級組為6s4f5d6p，共有32個電子，對應(yīng)周期表里的第六周期的32個元素。四、推斷元素已知元素的原子序數(shù)推斷元素，確定其在元素周期表中的位置，一般有三種方法。1利用元素周期表的結(jié)構(gòu)。用該元素的原子序數(shù)，從第一周期元素數(shù)目減起，直到減不夠為止。如55號元素，5528818181，故該元素為第六周期、第A族元素，為銫(Cs)。此方法可以確定每一個元素，但必須熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)，記住每一周期的元素個數(shù)。2利用電子排布式確定元素。如55號元素

9、，其電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1，得出該元素為第六周期、第A族元素，為銫(Cs)。此方法可以確定每一個元素，但必須熟悉能級高低順序，能正確地寫出它的電子排布式。3利用原子結(jié)構(gòu)示意圖。周期序數(shù)電子層數(shù)，主族序數(shù)最外層電子數(shù)，由此確定元素在周期表里位置，并知道是什么元素。利用電子層容量原理，根據(jù)元素的原子序數(shù)，可以確定稀有氣體元素和族元素原子的電子層排布，寫出原子結(jié)構(gòu)示意圖。例如，Rn原子核外有86個電子，有6個電子層。4。當n4時，每個電子層的電子數(shù)用2n2計算，這樣，可得出K、L、M層的電子數(shù)依次為2，8，18。當n4時，每個電子層

10、的電子數(shù)用2(m1)2計算：N層，即外數(shù)第3層，m3，電子數(shù)2(31)232。O層，即次外層，m2，電子數(shù)2(21)218。P層，即最外層，m1，電子數(shù)2(11)28。故Rn原子的電子層結(jié)構(gòu)為：2，8，18，32，18，8。又如，52號元素，原子核外有5個電子層。這是一個主族元素，最外層沒有達到8個電子。3.5。即n3.5的K、L、M層的電子數(shù)用2n2計算，分別為2，8，18。n3.5的N層為次外層，用2(m1)2計算電子數(shù)，為18，余下的電子數(shù)就應(yīng)排在最外層(O層)，其電子數(shù)為52(281818)6。故該元素原子的電子層排布為：2，8，18，18，6。如果只知道原子序數(shù)，不知道電子層數(shù)，則可按下述方法確定原子電子層排布。稀有氣體元素的電子層結(jié)構(gòu)為： 從內(nèi)層往外數(shù)，每個電子層電子數(shù)為2n2； 從外層往里數(shù)，每個電子層電子數(shù)為2(m1)2； 以上兩種關(guān)系，相交而止。例如，54號元素Xe，有54個電子，按2n2確定K、L、M層的電子數(shù)，分別為2，8，18。(N層電子數(shù)為32，前4層的總電子數(shù)將大于54，不可能)前3層的總電子數(shù)為281828，剩余電子數(shù)為542826。按照2(m1)2，最外層8個電子，次外層18個