原子轨道理论知识整合

三、原子轨道与电子填充顺序：
基态原子核外电子排布遵循下列原理：
1、能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于
最低状态，简称能量最低原理。核外电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有
邓能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。
2、泡利原理：1 个原子轨道里最多容纳 2 个电子，而且自旋方向相反（用
“↑↓”表示），或者说，在同一个原子中，不可能有 2 个处于完全相同状态
的原子，这个原理是由泡利首先提出的，称为泡利原理。在同一个原子轨道里
点子的自旋方向是不同的，自旋只有 2 种方向：顺时针方向和逆时针方向。
3、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一
个轨道。而且自旋方向相同，这个规则是由洪特首先提出的，称为洪特规则。
原子轨道理论知识整合
一、电子云与原子轨道概念： 1、电子云：现代量子力学指出，不可能像描述宏观运动物体那样，确定一 定状态的核外电子在某时刻处于原子核外空间何处，而只能确定它在核外各处 出现的概率，核外电子的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称为电 子云。 （1）电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。
（1）在能量相同的轨道上分布的电子，将尽可能分占不同轨道，而且自旋
方向相同。如碳原子的 2 个 p 电子的排布：
应该是： ↑ ↑
而不是： ↑↓
再如:氮原子的 3 个 p 电子也是分布在 3 个 p 轨道上，并且自旋相同。
↑↑↑ （2）等价轨道全充满、半充满、或全空的状态一般比较稳定，也就是说， 具有下列电子层结构的原子是比较稳定的： 全充满：p6，d10，f14 半充满：p3，d5，f7 全空：p0，d0，f0 例如：24Cr：[Ar]3d54s1（稳定）而不是：3d44s2 29Cu：[Ar]3d104s1（稳定）而不是 3d94s2 四、原子核外电子排布的表示方法： 1、原子结构示意图：表示原子的核电荷数和核外电子排布的图示。圆圈表 示原子核，圈内数字表示质子数目，“+”表示质子带正电荷，弧线表示电子层， 弧线上的数字表示该层上的电子数。这种方法只能粗略的表示原子的电子层结 构情况，电子层数、最外层电子数等信息。 2、电子排布式：用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。电 子排布时按照构造原理、洪特规则等进行，在书写时应将同一层的电子写在一 起，如：26Fe 按能量由低到高排列为 1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同层的排 在一起即该原子的电子排布式: 1s22s22p63s23p63d64s2。 为了避免电子排布式书写过长，通常把内层电子已达稀有气体元素电子结 构的部分写成原子实，即以相应稀有气体元素符号外加方括号表示：如 26Fe 的 电子排布式也可写为：[Ar] 3d64s2。 3、轨道表示式：是用方框和箭头表明核外电子排布的式子。每一个方框表 示一个轨道，能量相同的轨道连在一起。与电子排布式相比，它具有轨道上自 旋方向和在成键时电子变化明晰的特点，但是稍微麻烦些。书写时先写元素符 号，再根据能量最低原理、泡利原理、洪特规则等书写。如：
序数 n 越大，原子轨道的半径越大。
（3）s 能级只有 1 个原子轨道，p 能级有 3 个相互垂直的原子轨道，分别
以 px、py、pz 表示。 二、原子轨道能量高低的判断:
不同的原子轨道其能量是有差别的，这主要与能层和能级有关系。
（1）在每一能层中，不同原子轨道的能量顺序按能级符号顺序
ns、np、nd、nf……依次升高。
（2）电子云图中小黑点的疏密表示电子出现几率的多少。
2、原子轨道：为了描绘电子云的形状，人们常把电子云中电子出现几率约
为 90%的空间圈出来，把这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（1）不同的能级的电子原子轨道形状是不同的，如 s 电子的原子轨道是球
型的，p 电子的原子轨道是纺锤形的。
（2）不同能层的同种能级的电子原子轨道形状相似，只是半径不同，能层
15P ↑
↑
↑↑↑
↑↑↑↑↓↓↓↓↓↓1s
2s
2p
3s
3p
（2）不同能层中，能级符号相同的，n 越大，能量越高，如
1s＜2s＜3s＜4s＜……
（3）相同能级的不同原子轨道，能量相同，如 2px=2py=2pz 等。 （4）不同能层、不同能级的电子原子轨道的能量高低按照构造原理能量依
次升高，即
1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f＜5d＜6p＜7s……