23 原子中的电子
1-36核外电子排布式
[1]H氢1s1[2]He氦1s2[3]Li锂1s2 2s1 [4]Be铍1s2 2s2 [5]B硼1s2 2s2 2p1 [6]C碳1s2 2s2 2p2 [7]N氮1s2 2s2 2p3[8]O氧1s2 2s2 2p4[9]F氟1s2 2s2 2p5 [10]Ne氖1s2 2s2 2p6 [11]Na钠1s2 2s2 2p6 3s1 [12]Mg镁1s2 2s2 2p6 3s2 [13]Al铝1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 [14]Si硅1s2 2s2 2p6 3s2 3p2[15]P磷1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 [16]S硫1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 [17]Cl氯1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 [18]Ar氩1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 [19]K钾1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 [20]Ca钙1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 [21]Sc钪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s21s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 [23]V 钒1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 *[24]Cr铬1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 [25]Mn锰1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 [26]Fe铁1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 [27]Co钴1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 [28]Ni镍1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s21s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 [30]Zn锌1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 [31]Ga镓1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1 [32]Ge锗1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 [33]As砷1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 [34]Se硒1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 [35]Br溴1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5[36]Kr氪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6例3．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如下图所示。
第3节 原子基态的电子组态
以第三周期只有8个元 素而不是18个元素。
1s22p63s23p4 1s22p63s23p5 1s22p63s23p6
第四周期 k开始了第四个主壳层的填充，也就开始了第四周期。 特 点 : 各元素的原子都占有四个主壳层； 多出一组填充3d支壳层的10个元素； 到第36号元素氦为止填满4p支壳层。 又因为能级交错现象，4d 和4f 空着，共有18个元素。
各元素的原子都占有七个主壳层。 多出一组填充5f 支壳层的14个元素，称为锕系元素。
元素所在的周期数=填充的主壳层数。
s+p电子数( p 组元素) d+s电子数（d 组元素Go , Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ除外） 等于元素所在族数。 由此可确定元素在周期表中的位置，并写出其电子壳层 结构和基态电子组态和光谱项。
元素周期律的实质在于：随着原子序数的递增，原子核 外的电子在原子的各个能级上周期性有规律的排列，便 造成了元素的化学和物理性质的周期性变化。
第五周期
Rb开始了第五个主壳层的填充，也就开始了第五周期。
特 点 : 各元素的原子都占有五个主壳层，多出一组 填充4d支壳层的10个元素；
到氙(Z= 54)元素为止填满5p支壳层。
又因为能级交错现象，4f和5d空着，共有18个元素。
第六周期 从元素铯(Cs,Z=55) 开始了第六周期，所以 铯是第六 周期的第一个元素。
§ 7.3 原子基态的电子组态
原子处于基态时，核外电子的排布情况
第一周期
1.H 2.He
1s1 1s2
第二周期
1s
3.Li 4.Be 5.B 6.C 7.N 8.O 9.F 10.Ne
2s
2p
1s22s1
1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5
1-36号元素电子排布式
1-36号元素电子排布式化学元素是组成物质的基本单位。
元素的属性不仅受到原子核中质子和中子的影响，电子的排布方式也在很大程度上决定了元素的性质。
为了更好的理解元素的性质以及化学反应过程，学习元素的电子排布式是非常必要的。
本篇文章将介绍1-36号元素的电子排布式。
1. 氢元素（H，原子序数1）氢元素只含有一个电子，因此其电子排布式为1。
2. 氦元素（He，原子序数2）氦元素包含2个电子，因此其电子排布式为1s2。
3. 锂元素（Li，原子序数3）锂元素包含3个电子，其电子排布式为1s2 2s1。
4. 铍元素（Be，原子序数4）铍元素包含4个电子，其电子排布式为1s2 2s2。
5. 碳元素（C，原子序数6）碳元素包含6个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p2。
6. 氮元素（N，原子序数7）氮元素包含7个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p3。
7. 氧元素（O，原子序数8）氧元素包含8个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p4。
8. 氟元素（F，原子序数9）氟元素包含9个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p5。
9. 氖元素（Ne，原子序数10）氖元素包含10个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6。
10. 钠元素（Na，原子序数11）钠元素包含11个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s1。
11. 镁元素（Mg，原子序数12）镁元素包含12个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2。
12. 铝元素（Al，原子序数13）铝元素包含13个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2 3p1。
13. 硅元素（Si，原子序数14）硅元素包含14个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2 3p2。
14. 磷元素（P，原子序数15）磷元素包含15个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2 3p3。
15. 硫元素（S，原子序数16）硫元素包含16个电子，其电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2 3p4。
原子物理期末复习题
可能的原子态：
4s4s：1S0；
4s3d：1D2、3D3,2,1；
4s4p：1P1、3P2,1,0；
4s5s：1S0、3S1。
能级跃迁图：
常数表
普朗克常数h= 6.62610-34Js = 4.13610-15eVs里德堡常数R= 1.097107m-1
基本电荷e= 1.60210-19C阿伏伽德罗常数NA= 6.0221023mol-1
可形成的原子态为
3S1,3P2, 1, 0,3D3, 2, 1，1S0，1P1，1D2
4.钙原子（Z=20）基态的电子组态是4s4s，若其中一个电子被激发到5s态（中间有3d和4p态），当它由4s5s组态向低能态直至基态跃迁时，可产生哪些光谱跃迁？画出能级跃迁图（钙原子能级属 耦合，三重态为正常次序）。
A. 10-2; B. 10-4; C. 10-6; D. 10-10。
2.卢瑟福由 粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：[D]
A.普朗克能量子假设; B.爱因斯坦的光量子假设;
C.狭义相对论; D.经典理论。
3.对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为:[A]
4.二次电离的碳离子（C++）按其能级和光谱的特点，应属于类氦离子；其基态原子态是___ （或 ）____________；由 态向 态跃迁可产生3条光谱线。
5.在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n= 2的状态，电子绕质心的轨道半径等于0.212nm。
6.钾原子的电离电势是4.34V，其主线系最短波长为2.86 102nm。
Vmin= (2 /me)1/2= (2 48.36/(0.511 106))1/2 3 108= 4.13 106ms-1(3分)
原子中的电子
可见光范围
Hα Hγ Hβ Hδ 6562.8Å 4861.3Å 4340.5Å 4101.7Å 2）1885年巴尔末找到了一个经验公式： ） 年巴尔末找到了一个经验公式： 年巴尔末找到了一个经验公式
1 1 7 −1 υ = R( 2 − 2 ), n = 3,4,L R = 1.096776×10 m 2 n ~ 1 υ= − 波数
~
1 me En = − 2 2 2 L(8) n 8ε0 h
4
n=2、3、4… 、 、
1
与里德伯公式对照： 与里德伯公式对照：
里德伯常数
计算值： 计算值： 实验值： 实验值：
me R= 2 3 8ε0 h C
4
R = 1.097373×10 m
7
−1
R = 1.096776×10 m
7
−1
注意：原子的基态电离能就是从基态跃进到 注意：原子的基态电离能就是从基态跃进到n= ∞ （En=0）状态时所需能量： ）状态时所需能量：
结论：电子轨道是量子化的。 结论：电子轨道是量子化的。
二）玻尔氢原子理论 1)电子轨道半径的量子化 电子轨道半径的量子化
2 2
h ε0 rn = n L(3) 2 πme n=2、3、4…... 、 、
M r + n m M>>m
结论：电子轨道是量子化的。 结论：电子轨道是量子化的。 注意： 的轨道r1称为玻尔半径 注意： n=1的轨道 称为玻尔半径。 的轨道 称为玻尔半径。
(6.63×10 ) ×8.85×10 −11 r =1 1 −31 −19 2 = 5.29×10 (m) 3.14×9.1×10 (1.6×10 )
2
−34 2
−12
《原子中的电子》课件
自旋量子数
描述电子自旋状态的物理 量，只有两个可能的值， ±1/2。
泡利原理
在任何一个原子中，不可 能存在四个量子数完全相 同的电子，这是由泡利不 相容原理决定的。
03
原子中的电子运动规律
薛定谔方程
薛定谔方程是描述微观粒子（如电子）运动规律的数学 方程，它使用波动方程来描述波函数的行为。
合物的结构等。
激光技术
利用受激辐射放大原理，通过泵 浦源激发原子，使原子在特定能 级间发生跃迁，产生相干光束，
从而实现激光输出。
光学通信
利用光子作为信息载体，通过光 纤传输信号，实现高速、大容量
的通信。
06
原子中的电子与化学键
共价键的形成与电子
共价键的形成
当两个原子相互靠近时，它们各自的外层电子会 相互作用，形成共价键。
向相同。
02
电子在原子中的状态
电子的波粒二象性
03
波粒二象性
德布罗意波长
物质波
电子同时具有波和粒子的特性，即其运动 既遵循波动规律，又遵循粒子运动规律。
电子的波长是电子动量与普朗克常数的比 值，是电子波粒二象性的体现。
电子的波动性可以解释其在原子中的行为 ，如绕核运动和衍射现象。
电子的轨道和能级
自发跃迁
原子中的电子在高能级不稳定时 ，会自发地跃迁到低能级，同时
释放出光子。
受激跃迁
当原子受到外界光子的激励时，电 子会吸收光子的能量并跃迁到高能 级。
诱导跃迁
当原子与其他粒子相互作用时，其 他粒子的作用力会导致电子发生跃 迁。
电子跃迁的应用
原子光谱分析
通过分析原子光谱，可以确定原 子的能级结构、元素组成以及化
原子中的电子
电子的自白：
一.如果我们8个好朋友聚集在 原子的最外层，原子就会非常 稳定，我们也会非常安逸。
第一层为2个
二、如果最外层我们的数量不 够8个，这是一种不稳定的状态， 原子就会积极的在化学变化中 去寻找几个或者把多余的赶走， 从而达到8个电子稳定结构，这 样才会越来越安逸
Na → Na+
阳离子
NaCl
Cl → Cl阴离子
氯化钠的形成： NaCl
氯化钠是由离子构成的。
活动四：认识离子
（1）定义：
离子：带电荷的原子或原子团叫做离子。
阳离子：带__正__电__荷__的离子。如： Na+、 Mg2+ 阴离子：带_负___电__荷__的离子。如： Cl－、 O2－
（2）认识离子符号： 电荷数标注在元素符号的右__上__角_（先写数字后
我们能量高的，离小老头就会很远喽
原子中的电子
电子层：
通常把电子在离核远近不同的区 域运动称为电子的分层排布。将 电子运动区域称为电子层
电子层数：第一层……到第七层
电子的能量：依次升高 离核的距离：由近到远
原子中的电子
原子结构示意图
原子结构示意图
A弧线表示电子层 ， B弧线中间数字为该层电子数 。 C圈内数字为__核_内__质__子__数_ D圆圈表示原子核 ，
1、 +16 2 8 6
2、 +11 2 8 1 3、+17 2 8 8
原子
4、
+8 2 8
阴离子
原子
5、 +10 2 8
原子
阴离子
6、
+11 2 8
阳离子
原子中的电子
氯 元素
金属元素 的原子最 外层电子 数少于4 个
非金属元素 的原子 最外层电子 数多于4个 少于8个
稀有气体元 素的原子最 外层电子数 是8个（氦是 2个）
【小知识】物质都有趋向于稳定状态的特点 （如：水往低处流；树上的苹果往下掉）。
原子也不例外，也有趋向于稳定结构的特点。 那么，什么样的结构才是原子的稳定结构呢？
四.原子核外电子排布特点：
元素分类 最外层电子数 得失电子趋势 稀有气体 金属元素 非金属元素 8(He为2 ) 稳定结构
不稳定 少于4个 易失电子成阳离子
结构 4个以上 易得电子成阴离子
结论：元素的化学性质主要取 决于最外层电子数。
+17 2 8 7 1. 某元素的原子结构示意图如图 ，其中 表示 +17 电子层 __________ ，最外层电子 原子核 ，弧线表示_____________ 7 个电子，在化学反应中，这种原子容易 有______ 得 电子，形成带一个单位负 电荷的 阴 离子 _______ 16 个质子，该元素属 2，当X=6时，该元素的原子核内有____ 非金属 元素，当该原子核内有13个质子时，则 于____ 金属 元素。 X=_____, 3 属于______
7、原子核外次外层电子数为最外层电子数二倍的 元素是（ C ） A 6 B 8 C 14 D 12 8、已知某原子核外M层与K电子数相同，则该原子 的核电荷数为 12
原子结构模型的演变
1913年，丹麦科学家玻尔提出 了量子化的原子结构模型，即核外 电子只能在限定的轨道内绕核运转， 按能量高低而距离核远近不同，也 因此获得1922年的诺贝尔物理学奖。
离核最近 能量最低
钠 原 子 核 外 电 子 排 布
1~36号元素电子排布图
1~36号元素电子排布图原子结构是描述原子内部电子分布的方式，元素的电子排布图是一种常用的表示方法。
电子排布图通过一系列箭头和线来表示各个能级内的电子分布情况。
根据元素的原子数和电子数规律，我们可以用电子排布图准确地描述每个元素的电子排布规律。
1号元素：氢（H）氢元素只有一个电子，位于1s轨道中。
2号元素：氦（He）氦元素有两个电子，分别位于1s轨道中。
3号元素：锂（Li）锂元素有三个电子，前两个电子位于1s轨道，第三个电子位于2s 轨道。
4号元素：铍（Be）铍元素有四个电子，前两个电子位于1s轨道，后两个电子位于2s 轨道。
5号元素：硼（B）硼元素有五个电子，前两个电子位于1s轨道，后三个电子位于2s 和2p轨道。
6号元素：碳（C）和2p轨道。
7号元素：氮（N）氮元素有七个电子，前两个电子位于1s轨道，后五个电子位于2s 和2p轨道。
8号元素：氧（O）氧元素有八个电子，前两个电子位于1s轨道，后六个电子位于2s 和2p轨道。
9号元素：氟（F）氟元素有九个电子，前两个电子位于1s轨道，后七个电子位于2s 和2p轨道。
10号元素：氖（Ne）氖元素有十个电子，前两个电子位于1s轨道，后八个电子位于2s 和2p轨道。
11号元素：钠（Na）钠元素有十一个电子，前两个电子位于1s轨道，后九个电子分别位于2s和2p轨道、3s轨道。
12号元素：镁（Mg）位于2s和2p轨道、3s轨道。
以下为13~36号元素的电子排布图：13号元素：铝（Al）[Ne] 3s² 3p¹14号元素：硅（Si）[Ne] 3s² 3p²15号元素：磷（P）[Ne] 3s² 3p³16号元素：硫（S）[Ne] 3s² 3p⁴17号元素：氯（Cl）[Ne] 3s² 3p⁵18号元素：氩（Ar）[Ne] 3s² 3p⁶19号元素：钾（K）[Ne] 3s² 3p⁶ 4s¹20号元素：钙（Ca）[Ne] 3s² 3p⁶ 4s²21号元素：钪（Sc）[Ar] 3d¹ 4s²22号元素：钛（Ti）[Ar] 3d² 4s²23号元素：钒（V）[Ar] 3d³ 4s²24号元素：铬（Cr）[Ar] 3d⁵ 4s¹25号元素：锰（Mn）[Ar] 3d⁵ 4s²26号元素：铁（Fe）[Ar] 3d⁶ 4s²27号元素：钴（Co）[Ar] 3d⁷ 4s²28号元素：镍（Ni）[Ar] 3d⁸ 4s²29号元素：铜（Cu）[Ar] 3d¹⁰ 4s¹30号元素：锌（Zn）[Ar] 3d¹⁰ 4s²31号元素：镓（Ga）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹32号元素：锗（Ge）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²33号元素：砷（As）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³34号元素：硒（Se）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴35号元素：溴（Br）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵36号元素：氪（Kr）[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶以上便是1~36号元素的电子排布图。
原子中的电子
Ｂ、
+10 2 8
Ｃ、
+12 2 2 8
Ｄ、
+13 2 8 3
5. 在原子结构示意图：
+17 2 8 7
为 17 ，核外有 3 个电子层，
中，该原子的核电荷数 最外层有 7 个电子，
在化学反应中这种原子容易 得 电子。
能量越低，离核越近；能量越高，离核越远。
核外电子分层排布
电子按能量高低在核外分层排布 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
由内到外，能量逐渐升高
核外电子的排布规律
⑴ 先排满内层，后排外层。
⑵ 第一层上最多排2个电子。
⑶ 第二层上最多排8个电子。
⑷ 最外层上最多排8个电子 。
第一层为最外层时，最多排2个电子。
2. 核外电子的排布规律
⑴ 先排满内层， 后排外层。
⑵ 第一层上最多排2个电子。
⑶ 第二层上最多排8个电子。
⑷ 最外层上最多排8个电子 。
第一层为最外层时，最多排2个电子。
1. 在下例原子结构示意图
+8 26
中，“8”表示（ A
）
A. 质子数 B.中子数 C.原子数 D.最外层电子数
2. 找出原子结构示意图中的错误，并说明
1.原子由_______(带___电)和______ 原子核 正 核外电子 (带___电)构成；原子核又由_____ 负 质子 (带___电)和_______(不带电)构成。 正 中子
2. 原子为什么不带电？ 答：原子核和核外电子所带的电 量相等，电性相反，所以原子不 显电性。
3.在原子中，核电荷数，质子数，电子数 的关系．
理由。
硼 B
+5
原子的电子层结构与元素周期表
f区
超铀元素
3 6
5
(n-2)f1~14
元素周期表
3 休息
6
目录
1
8.3.2元素性质的周期性
8.3.2元素性质的周期性
原子基本性质 : 原子半径,电离能,电子亲和能以及电 负性等. ): 表征原子基本性质的物理量 . 原子参数(parameter parameter): radius ): 1.原子半径(atomic radius): ①共价半径: 铜原子半径 ②范德华半径 : 氯原子的 共价半径 ③金属半径:
8.3原子的电子层结构和元素周期律
8.3原子的电子层结构和元素周期律
PERIODIC SYSTEM OF ELEMENTS
8.3.1 原子的电子层结构与元素周期表
8.3.2 元素性质的周期性
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2
8.3.1原子的电子层结构与元素周期表
8.3.1原子的电子层结构与元素周期表
各周期元素与相应能级组的关系
99pm 180pm
25 6p m
氯原子的 范德华半 径
休息
12 8p m
← 360pm → 198pm
主要影响因素 : ①Z*; ②核外电子层数 . 变化规律. energy , I): 2.电离能(ionization energy, 定义: M(g) - e- → M+(g), I1 kJ·mol-1; 如: Al(g) - e - → Al+(g), I1 = 578 kJ· + 2+ → I 1817kJ·mol-1; Al (g) - e Al (g), 2 = 1817kJ· Al 2+(g) - e- → Al3+(g), I3 = 2745kJ ·mol-1; 2745kJ· Al 3+(g) - e- → Al4+(g), I4 = 11578kJ ·mol-1 . 11578kJ·
原子中的电子(课件PPT)
阴离子：带负电荷的离子。如： O2－ 、S2－、
F－ 、Cl－、
2.离子符号的书写：电荷数标注在元素符号的右上 角（先写数字后写“＋、-”号）。
Mg2 +
离子符号的含义
3个 镁离 子
每个镁离子 带两个单位 正电荷
3Mg2+
带两个单位 正电荷的镁 离子
18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫·托尔斯泰
20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰·贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。
结论：原子的化学性质决定于原子的
原子的种类 金属原子
最外层电子数 原子的化学性质
一般少于4个 易失电子
原子种类 最外层电子数 原子的化学性质
非金属原子 一般大于或等于4个 易得电子
原子种类 最外层电子数 原子的化学性质
原子序数23的核外电子排布式
原子序数23的核外电子排布式第一段：《原子序数23的核外电子排布式》是一个深奥的科学话题，它涉及到原子核、原子轨道和化学键之间的结构和机理。
了解该话题，对研究原子核的特性、性质和反应有重要的意义。
原子序数为23的原子有钛（Ti）、锡（Sn）和镍（Ni）等。
考虑到其原子序数，它们的核外电子排布式均为3d5。
第二段：一般来说，原子序数不同的元素其原子核外电子排布也不同，我们这里先研究原子序数为23的原子的核外电子排布式。
3d5序号称为广义3d5结构，作为一种基础的构型，它可以帮助我们更好地理解这些原子的构造。
以钛为例，它的原子序数为23，由13个电子分布在3s2和3d5结构中。
13个电子中，2个载流电子在3s2结构中，而另外11个电子则属于3d5结构。
第三段：原子序数为23的3d5电子排布式共有10个能量级：3d、4s、4p、4d、5s、5p、5d、6s、6p、6d。
由于3d5构型中有5个电子，因此最低能量级是3d，最高能量级是5d。
往往较低能量级中的电子对原子核有更直接的影响，因此较低能量级的电子可以被称为“载流电子”，经常被用于描述分子的化学反应。
第四段：原子序数为23的原子核外电子排布式也具有主要及次要电子轨道的特性，3d5构型共有5个主要电子轨道，及4个次要电子轨道。
其中，主要电子轨道为3d、4s和4p，次要电子轨道为4d、5s、5p和5d，其中5d轨道的电子能够被轻易的激发，用于构成金属核离子间的作用力近似非常大，这也就是金属元素重要的特征。
第五段：原子序数为23的原子核外电子排布式的最高能量级是5d，因此可以简单地推导出它们的化学反应性质及其对其他化学元素的影响特性。
举以钛为例，它的最高能量级是5d，因此它可以形成化学键，也能够与其他化学元素反应，其中最常见的为氧化物、氢化物和氨基酸等。
第六段：原子序数为23的原子核外电子排布式的研究可以帮助我们更加深入地了解各种元素的结构和性能。
这些元素的特性将直接影响到其在冶金、化工、机械制造、航空航天等领域中应用，因此不断深入地研究原子序数为23的核外电子排布式，具有重要的意义。
基态钒原子价层电子排布图
基态钒原子价层电子排布图
1. 基态钒原子
钒是一种过渡金属元素，原子序数为23，化学符号为V。
在自然界中，钒主要以氧化物和硫化物的形式存在。
钒原子的电子结构是1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2。
其中，3d3层是价层，它有3个未成对电子。
这些电子在化学反应中起着重要的作用，因为它们是能够参与化学键形成的电子。
2. 价层电子排布图
钒原子的价层电子排布图可以用简单的方式表示。
在这种图中，每个电子占据一个方格，方格上显示电子的自旋状态（向上或向下）和能级（用字母表示）。
在钒原子中，3d能级上有3个未成对电子，因此，我们在其对应的方格上用箭头表示。
下面是钒原子的价层电子排布图：
在这个图中，箭头表示电子的自旋状态，↑表示向上自旋，因为这是钒原子中未成对电子的自旋状态。
3. 总结
钒原子的电子结构和价层电子排布图可以帮助我们理解钒原子在化学反应中的行为。
由于钒原子在其3d层上有3个未成对电子，它具有很强的还原性和催化活性。
这也是钒在工业上广泛使用的原因之一。
电子与电子云理解原子结构中的电子云模型
电子与电子云理解原子结构中的电子云模型原子结构是物质世界中最基本的单位，了解原子结构对于理解物质性质和化学反应非常关键。
在原子结构中，电子是其中一个重要的组成部分，而电子云模型是解释电子位置和行为的一种理论框架。
本文将从电子的基本概念出发，深入探讨电子云模型的原理和应用。
一、电子的基本概念电子是带有负电荷的基本粒子，是原子中负电的来源。
它的质量非常轻，约为1/1836个质子的质量，同时呈现波粒二象性。
作为负电荷的带有质量的粒子，电子在原子结构中起着至关重要的作用。
二、电子云模型的原理电子云模型是一种描述电子位置概率的理论，它利用概率分布函数来表示电子在原子中可能出现的位置。
根据量子力学原理，电子不会固定在某一个轨道上运动，而是以一定的概率分布存在于原子核周围的空间中。
电子云模型的基本原理可以通过薛定谔方程来解释。
薛定谔方程描述了电子的波函数，而波函数的平方就可以表示电子在不同位置出现的概率。
电子云模型将电子的概率分布用云状的形式来表示，其中电子云的云密度表示了电子在该位置出现的概率大小。
三、电子云模型的应用1. 原子半径根据电子云模型，原子的大小可以通过电子云的半径来表示。
电子云的半径定义为包含电子云中大部分电子的空间范围。
原子半径可以通过对电子云模型进行数学处理和统计分析得到，它对于研究原子性质和反应中的原子间相互作用具有重要意义。
2. 电子轨道电子云模型可以帮助我们理解电子在原子中运动的特点。
通过研究电子云的形状和分布规律，我们可以了解电子在不同能级和轨道上的运动情况。
电子的轨道描述了电子云在原子中的运动轨迹，它们具有不同的能量和形状。
3. 化学键电子云模型在解释和理解化学键中也起着重要的作用。
化学键是由电子之间的相互作用形成的，而电子云模型可以帮助我们揭示电子在键形成和断裂过程中的行为。
通过研究电子云的分布和形状变化，我们可以更好地理解化学键的稳定性和反应性。
4. 光谱学电子云模型在光谱学中也有广泛的应用。
原子变化中的最小微粒
原子变化中的最小微粒以原子变化中的最小微粒为标题，本文将探讨原子的组成、结构以及其中的最小微粒。
原子是构成物质的基本单位，它们由更小的粒子组成，这些粒子被称为亚原子粒子。
本文将介绍电子、质子和中子这三种亚原子粒子，它们是原子中最小的微粒。
电子是原子中的负电荷粒子，它们围绕原子核中心的轨道运动。
电子的质量很小，约为质子和中子的千分之一，但却具有很大的能量。
电子的存在使得原子具有稳定性，因为它们与带正电荷的质子相互吸引，保持原子的整体中性。
电子的轨道分为不同的能级，每个能级上可以容纳一定数量的电子。
当电子在能级之间跃迁时，会吸收或释放能量，从而参与化学反应。
质子是原子中的正电荷粒子，它们位于原子核的中心。
质子的质量约为电子的2000倍，它们具有相等的正电荷，与电子的负电荷相抵消，使得原子整体呈现中性。
质子的数量决定了元素的原子序数，不同的原子有不同数量的质子。
质子也参与核反应和核聚变等过程，是构成原子核的重要组成部分。
中子是原子中的中性粒子，它们也位于原子核的中心。
中子的质量与质子相近，但没有电荷，因此不参与电荷相互作用。
中子的数量可以不同，即同一元素的不同同位素具有不同数量的中子。
中子的存在保持了原子核的稳定性，它们与质子相互作用，阻止原子核的电荷斥力，使得核内的质子能够相互吸引。
除了电子、质子和中子之外，还存在其他亚原子粒子，如光子、夸克等。
光子是电磁辐射的粒子载体，它们携带能量和动量，参与光的传播和能量转移。
夸克是构成质子和中子的基本粒子，它们具有分数的电荷和强子色荷，是强相互作用的基本组成部分。
原子是由更小的亚原子粒子组成的，其中最小的微粒包括电子、质子和中子。
它们在原子中起着不同的作用，共同构成了物质的基本单位。
了解和研究这些微粒对于理解物质的性质和化学反应等过程具有重要意义。
通过不断深入的研究，我们可以揭示原子变化中更微小的粒子和其相互作用，进一步拓展我们对于物质世界的认知。
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玻尔的量子化条件：
玻尔磁子：
B 5.788 105 eV T 1 9.274 1024 A m2
二
电子云与电子的径向密度函数
在氢原子中的空间体积dV内发现电子的概率
dV dV R 2 r 2dr Θ 2 sin d ΦΦ d
2
z
电子环电流： 轨道磁矩：
I ev 2r
ev evr 2 μ IS r 2r 2
v
r
m
电子的角动量： 轨道磁矩矢量式： 旋磁比：
e μ L = l l +1 B 2m
L n ne 2m ml B
L mvr
L e 2m
e B 2m
施特恩-盖拉赫实验
让原子束经过不均匀的强磁场, 观察屏幕上沉积的原子 原子在磁场中只有两个 取向,这种事实导致对 电子自旋的认识.
P
B K
N S
无磁场
有磁场
按照经典电磁学理论
dB dB Fz cos z dz dz
Fz 加速度 a m
横向位移：
1 2 1 dB L 斯特恩—盖拉赫实验 s at z 2 2m dz v
5 10
15 20 25
n3
0.1
0
l 1 r r1
5 10
15
20
25
0.1
n3 l 2 r r1
5 10
0
15
20
25
当 n = 3时， l max = 2， 峰值位置： r = 9 r1
2
玻尔预言氢原子轨道半径：
r n r1
结论：量子力学认为电子在玻尔轨道上的那些点出 现的概率最大，但是也有可能出现在别处。
6 i ─ ─ ─ ─ ─ ─ 26
Zn 2 8 18 32 50 72 98
(2)能量最小原理:
每个电子都趋向于占据能量最低的状态. 能级： • 主量子数n越大，能级越高。 • 当n一定时，轨道量子数l 越大，能级越高。 能级判断法则：
n 0.7l 值较大者相应的能级较高。 例：4s态 n 0.7l 4 3d态 n 0.7l 3 0.7 2 4.4
0.1
当 n = 1时，l max = 0， 峰值位置：r = r1
n 1 l0 r r 1
5 10
0
0.2
0.1
n2 l 0
5 10
0
0.2
0.1
r r1
15
n2 l 1
5 10
0
r r1
15
当 n = 2时， l max = 1， 峰值位置： r = 4r1
n3
0.1
0
l 0 r r1
L 0, 2, 6,, (n 1)n
处于l = 0, 1, 2, 3, 状态的电子分别称为s, p, d, f, 电子。
结论：第n能级，可以有n个不同的角动量 L 值。
3.
ml —— 磁量子数
Lz ml
表征轨道角动量的取向
轨道角动量的z分量：
ml 0,1,2,,l
Lz 2 Lz
Lz 0
z
结论：对于给定的l值，ml可以有
（2l + 1）个取值。
L
L 6 l 2
l 2 : L 22 1 6
ml 0,1,2
Lz 2 , , 0 , , 2
Lz Lz 2
4，电子的轨道磁矩
n
4 3
ml
0 0
ml
0
1
1
ml
2
1 2
E
0.85eV 1.51eV
3.40eV
0
1
2
0
l 1
0
1
l2
1
E B B
1
l0
0
Hale Waihona Puke 13 .6eV§23－4 原子中电子的排布
一
电子的量子态——四个量子数
从以上的讨论可见,原子中电子的状态由4个量子数确定. (1)主量子数n : n=1,2,3,… 状态的能量主要由它决定; 它决定轨道角动量,也
例:试写出n=2时的各个量子态的四个量子数,最多 有几个量子态?最多可容纳多少个电子? 解: 当n(=2)确定后,
2
如果磁矩的空间取向呈量子化，原子沉淀就应 该是分立的线状谱 2l 1 0
对于s态的银原子，l=0，即处于轨道角动量及相应的轨道磁 矩皆为零的状态，因而只有自旋角动量和自旋磁矩，所以 在非均匀磁场中，原子射线分裂成两条。
电子磁矩与磁场的相互作用能：
E -μ B B cos
(1)泡利不相容原理:
给定的主量子数n： 轨道量子数 l 取值：0，1，2，…，n-1，共 n个 ；
磁量子数 ml 取值：0，±1,±2 ,…,±l , 共 2l + 1个；
自旋量子数 ms 取值：1/2，-1/2，共2个。
由此可见,原子中具有同一主量子数n的电子数最 多为 2n 2
2 2( 2n 1) Z n 2( 2l 1) n 2n 2 2 i 0
x r sin cos y r sin sin z r cos
1 2 1 1 2 r 2 sin 2 2 2 r r r r sin r sin 2
2 2m e 2 E 0 4π 0 r
(2)角量子数l : l =0,1,2,…,(n -1) 对能量稍有影响;
(3)磁量子数 : ml=0,1,2,… ,l. 决定轨道角动量在 外磁场方向的分量; (4)自旋磁量子数 : ms=1/2, 决定自旋角动量在外磁 场方向的分量;
一
原子中电子的排布
在一个原子系统内不可能有两个或两个以上的电子具有 相同的状态，亦即不可能具有相同的4个量子数.
n = 2， l = 0 ml = 0
1s
2
ms = 1/2 ，- 1/2
L壳层—— s 次壳层： 两个电子 n = 2， l = 1
2s
2
ml = -1，0，1 ， ms = 1/2 ，- 1/2
L壳层—— p 次壳层： 六个电子 L壳层共有八个电子。
2p
6
原子壳层和次壳层上最多可能容纳的电子数
分离变量法求出方程解：
r, , Rr Θ Φ
结论：方程的解可以表示成三个各自具有一个独立 变量的函数的乘积。 讨论： 讨论的依据：① ② 波函数单值、有限、连续 边界条件
（1）在较远处（r较大）:
Rr 0
结论： Rr 是一个关于变量 r 的多项式与一个指 r 数函数 e （ 为正数）的乘积。 （2） 和 必须满足周期性条件
me E1 En 2 2 2 2 8 0 h n n
4
(n 1,2,3,)
E1 13.6 eV
• 能量是量子化的；
• 当 n 时，En连续值。
2. l —— 轨道量子数
表征角动量量子化
轨道角动量 L 大小的可能取值：
L l (l 1)
即
( l 0,1,2,, n 1 )
n1
n：
Z n 22l 1 2n
l 0
n 1
2
原子的壳层结构模型： 主壳层 n 1 K 次壳层 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
l
0 s
1 p
2 d
3 f
4 g
5 h
6 i
n = 1， l = 0
ml = 0
ms = 1/2 ，- 1/2
K壳层——s次壳层： 两个电子
Φ Φ 2π Φ e
（3）波函数 有限
iml
是一个包含 sin 和 cos 指数项的多项式。
nlm r , , Rnl r Θlm Φm
1.n —— 主量子数
表征能量量子化
能量的本征值：
• 结论：电子首先占据 4s 态，再占据 3d 态。
第一周期 氢原子（Z = 1） 第二周期 锂原子（Z = 3）
1s
氦原子（Z = 2）
1s
2
2
1s 2s
2
铍原子（Z = 4）
1s 2s
2
硼原子（Z = 5） 1s 2 2s 2 2p 碳、氮、氧、氟和氖 氖原子（Z = 10） 1s 2 2s 2 2p 6 氖：电子正好填满K和L壳层，因此最稳定。
L l (l 1) ，
Lz ml
l = 0, 1, 2…(n-1)
ml 0， 1， 2， …, l
自旋角动量
S s( s 1) ，
自旋量子数：s
1 s 2
3 S ss 1 2
电子自旋角动量：
自旋角动量在外磁场方向的分量：
S z ms
S
B Z
S
若把电子视为r =10 -16 m的小球，
计算出的电子表面速度 > C ! 按S
3 2
面对按经典图象的理解所给出的“荒谬”结果， 乌、古二人(当时不到25岁)曾想撤回自旋的论文，
但是他们的导师埃伦菲斯特(P.Ehrenfest)鼓励道： “You are both young enough to allow yourselves some foolishness!” 自旋虽然不能用经典的图象来理解，但仍然和角动 量有关。 根据量子力学，角动量是量子化的： 轨道角动量
总结：
电子运动由四个量子数决定 主量子数n: n=1,2,3,… 轨道角量子数l: l=0,1,2,…,(n-1) 轨道磁量子数ml: ml=0,1, 2,…, l