原子是否达到稳定的结构 从原子的诞生到物质的稳定性

生活科普1年前 (2023)发布 爱搜
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颤抖吧化学
今天,我们来谈谈化学世界中微观世界的各种规律!

原子的诞生
我们的宇宙诞生于一场大爆炸。大爆炸后大约2小时,产生了大量的氢、少量的氦和极少量的锂。后来,经过或长或短的发展过程,氢、氦等原子核的融合反应分阶段、分批地合成了其他元素

能层与能级
1.能层
(1)含义:在含有多个电子的原子中,由于电子的能量不同,它们的运动区域也不同。能量最低的电子通常在离核最近的区域移动,而能量较高的电子则在离核较远的区域移动。核外电子可以根据多电子原子核外电子的能量差异分为不同的能层(即电子层)。例如,钠原子核外有11个电子,第一层有2个电子,第二层有8个电子,第三层有1个电子。

与层数有关的概念经常出现在推断题中,理解这些概念是正确推断的关键。为了便于研究,人们生动地将原子核外电子运动视为分层运动。在原子结构示意图中,核外电子根据能量分为不同的能量层,并使用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示相应的层,统称为电子层。当原子处于基态时,电子占据的电子层数等于该元素在周期表中的周期数。倒数第一层称为最外层;从外到内,倒数第二层称为次外层;最内层为第一层(K层);内层是除最外层外剩余电子层的总称。

2.能级
(1)含义:在多电子原子中,同一能层的电子也可能有不同的能量,因此同一能层可以分为不同的能级(或电子亚层)。能层和能层类似于楼层和梯子之间的关系。在每个能层中,能级符号的顺序是ns、np、nd、nf….(n代表能层)

(3)能级数与能级序数的关系

在任何能层中,能级数=能级序数。

(4)能级与电子数的关系

以s、p、d、f…排序各能级可容纳的最大电子数依次为1、3、5、7…2倍,即2、6、10、14……

说明①在任何能层中,能级符号顺序为ns、np、nd、nf…(n代表能层),能量依次上升,即在第n层中,不同能级的能量大小顺序是E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……

②能层不同,能级符号相同,n越大,能量越高,如E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)……

电子云
构造原理
1.构造原理

从氢原子开始,随着原子核电荷的增加,每次原子核增加一个质子,就会在原子核外增加一个电子。大部分电子按照图1-1-2所示的能级顺序填充,填充一个能级,然后填充一个新能级。这条规则被称为结构原理。

2.应用结构原理

构造原理是书写基态原子电子排列的基础。

将阿拉伯数字放在能级符号前表示能级数,将阿拉伯数字标记在能级符号右上角表示能级上排列的电子数,即电子排列。例如N:1s22s22p3,Mg:1s22s22p63s2。

说明 ①电子排列的能级顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……

②图1-1-2中的每个小圆圈表示一个能级,每行对应一个能层。每个圆圈之间的连接方向表示随着核电荷数量的增加而增加的电子填充能级的顺序。

③结构原理揭示了原子核外电子的能级分布。由此可见,不同能层的能级交错,如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。

泡利原理和洪特规则

1.泡利原理

在原子轨道上,最多只能容纳两个电子,其自定状态相反(使用”↑↓“表示),这个原理叫泡利原理。

电子自旋可以比作地球的自旋,自旋只有两个方向:顺时针和逆时针。

2.电子排布图

用方框表示原子轨道,用箭头表示电子(一个箭头表示一个电子),这种表达电子排列的新方式称为电子排列图。

如锂的电子布置图:

3.洪特规则

当电子排列在同一水平的不同轨道上时,基态原子中的电子总是优先单独占据一条轨道,自旋状态相同。

注意 等价轨道全满、半满或全空状态一般相对稳定,即具有以下电子层结构的原子相对稳定。

全充满:p6、d10、半充满f14:p3、d5、全空:p0,f7、d0、f0。

因此,铬和铜基态原子的电子布局如下:

简而言之,基态原子的电子布局遵循最低能量原理、泡沫利润原理和洪特规则。基态原子核外电子在能层和能级中的布局是基态原子的电子布局,电子布局图也给出了原子轨道中电子的布局。

估计很多家长看不懂这篇文章,什么都没有。你可以问问你高中生的孩子,或者给迪伦老师留言!

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