電子構型

電子構型

又稱電子組態。是原子、離子或分子的電子狀態的一種標誌。按照量子力學的軌道近似法,原子、離子或分子中的每一個電子被認為各處於某自旋和軌道的狀態。體系中全體電子所處的自旋和軌道的總體,構成了整個體系的電子構型。

基本介紹

  • 中文名:電子構型
  • 外文名:Electron Configurations
  • 又稱電子組態
  • 簡介離子或分子的電子狀態的一種標誌
  • 基本定義:電子依照能量高低的能級進行排列
基本概念,基本定義,電子排布式定義,不相容原理,原子的電子構型,分子的電子構型,配合物的電子構型,外圍電子層排布,

基本概念

基本定義

電子構型是指:電子依照能量高低的能級進行排列,其一般順序為:ls,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d

電子排布式定義

電子排布式則是指:電子依照能層的順序進行排列,其一般順序為:
1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f...

不相容原理

每個軌道上最多容納一個自旋平行的電子。根據能量最低原理,電子傾向於先占有能量最低的軌道。又根據洪德規則,能量相等的軌道上若自旋平行的電子數最多時整個體系的能量最低。根據這三個原理向軌道填入電子,得到的原子總能量最低,即基態原子。例如鋁原子核外,當其1s、2s、2p、3s和3p軌道上分別填入2個、2個、6個、2個和1個電子時,為鋁原子基態,因此鋁原子基態的電子構型為1s22s22p63s23p1。實際上除最外層(n=3的軌道)之外,它完全與元素周期表上前一周期末的惰性氣體氖的電子構型1s22s22p6相同,所以鋁原子基態的電子構型又可簡單記為【Ne】3s23p1。正三價鋁離子(Al3+)的電子構型與氖原子相同。

原子的電子構型

原子中每個電子的能量是由他所處的軌道高度(能級)以及主量子數n和角量子數l來代表;(量子數是量子力學中表述原子核外電子運動的一組整數或半整數。因為核外電子運動狀態的變化不是連續的,而量子數是量子化的,所以量子數的取值也不是連續的,而只能取一組整數或半整數;量子數包括主量子數n、角量子數l、磁量子數m和自旋量子數ms四種,前三種是在數學解析薛丁格方程過程中引出的,而最後一種則是為了表述電子的自旋運動提出的。)n是整數。通常把n相同的軌道稱為屬於同一殼層。從距離核最近的殼層向外數,把殼層依次編號為:1、2、3、4、5、6、7、…,分別用符號K、L、M、N、O、P、Q、…表示。n越小,離核愈近,殼層上的電子的能量愈低。屬於同一主量子數n的電子,其軌道角動量可以是0、1、2、…、(n-1),分別用角量子數l等於 0、1、2、…、(n-1)表示,記為s、p、d、f、g、…。例如同屬於n=3,l=0、1和2的軌道,分別稱為3s、3p和3d軌道。l愈小表示電子軌道運動的能量愈小。角量子數為 l的軌道內含有2(2l+1)個軌道。所以s、p、d和f軌道內分別含有2、6、10和14個軌道。由此推算:主量子數為n的殼層中軌道的總數為:
即n=1、2、3、4…的殼層內分別含有 2、8、18、32、…個軌道。因此,原子體系的狀態可以用其中全體N個電子的量子數n和l的集合(n1l1、n2l2、…、nNlN)來表示,這個集合就稱為原子的電子構型。
原子中軌道:
ls<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d
<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d…ns<(n-3)g<(n-2)f<(n-1)d<np

分子的電子構型

分子體系的電子狀態也可以用全體電子所處的單電子軌道的總體來表示。以異核雙原子分子NO為例:分子軌道按照它在分子軸向上沒有節面、有一個節面或有二個節面而分別稱為σ、π或δ分子軌道。各類分子軌道內,按能量次序由低向高排列編號(如1σ、2σ、3σ、4σ…,和1π、2π、3π…)。每個σ分子軌道內含有2個電子,π分子軌道內有4個電子……再按照上述的泡利不相容原理能量最低原理和洪特原則,將原先氮原子的7個電子和氧原子的8個電子(共15電子)填入分子軌道,並且按分子軌道的能量次序由低向高寫出:
O2的分子軌道電子排布O2的分子軌道電子排布
(1σ)2(2σ)2(3σ)2(4σ)2(1π)4(5σ)2(2π)1
這就是NO分子的電子構型。實際上分子軌道1σ和2σ上的電子仍在原有的原子核周圍,本質還是氮原子和氧原子上的K層(n=1)電子,故NO分子的電子構型又可

配合物的電子構型

配合物的電子構型指中心原子的價電子數。
例:IrCl[P(CH3)3]3中的Ir是16電子的構型,而IrCl3[P(CH3)3]3中的Ir是18電子的構型。
寫為KK(3σ)2(4σ)2(1π)4(5σ)2(2π)1。

外圍電子層排布

(括弧指可能的電子層排布)
1.H 1s1
2 .He 1s2
3 .Li 2s1
4 .Be 2s2
5 .B 2s2 2p1
6 .C 2s2 2p2
7 .N 2s2 2p3
8 .O2s2 2p4 一些元素的電子構型
9 .F 2s2 2p5
10. Ne 2s2 2p6
11 .Na 3s1
12 .Mg 3s2
13 .Al 3s2 3p1
14 .Si 3s2 3p2
15 .P 3s2 3p3
16 .S 3s2 3p4
17 .Cl 3s2 3p5
18 .Ar 3s2 3p6
19 .K 4s1
20 .Ca 4s2
21 .Sc 3d1 4s2
22 .Ti 3d2 4s2
23 .V 3d3 4s2
24 .Cr 3d5 4s1
25 .Mn 3d5 4s2
26 .Fe 3d6 4s2
27 .Co 3d7 4s2
28 .Ni 3d8 4s2
29 .Cu 3d10 4s1
30 .Zn 3d10 4s2
31 .Ga 4s2 4p1
32 .Ge 4s2 4p2
33 .As 4s2 4p3
34 .Se 4s2 4p4
35 .Br 4s2 4p5
36 .Kr 4s2 4p6
37 .Rb 5s1
38 .Sr 5s2
39 .Y 4d1 5s2
40 .Zr 4d2 5s2
41 .Nb 4d4 5s1
42 .Mo 4d5 5s1
43 .Tc 4d5 5s2
44 .Ru 4d7 5s1
45 .Rh 4d8 5s1
46 .Pd 4d10
47 .Ag 4d10 5s1
48 .Cd 4d10 5s2
49 .In 5s2 5p1
50 .Sn 5s2 5p2
51 .Sb 5s2 5p3
52 .Te 5s2 5p4
53 .I 5s2 5p5
54 .Xe 5s2 5p6
55 .Cs 6s1
56 .Ba 6s2
57 .La 5d1 6s2
58 .Ce 4f1 5d1 6s2
59 .Pr 4f3 6s2
60 .Nd 4f4 6s2
61 .Pm 4f5 6s2
62 .Sm 4f6 6s2
63 .Eu 4f7 6s2
64 .Gd 4f7 5d1 6s2
65 .Tb 4f9 6s2
66 .Dy 4f10 6s2
67 .Ho 4f11 6s2
68 .Er 4f12 6s2
69 .Tm 4f13 6s2
70 .Yb 4f14 6s2
71 .Lu 4f14 5d1 6s2
72 .Hf 5d2 6s2
73 .Ta 5d3 6s2
74 .W 5d4 6s2
75 .Re 5d5 6s2
76 .Os 5d6 6s2
77 .Ir 5d7 6s2
78 .Pt 5d9 6s1
79 .Au 5d10 6s1
80 .Hg 5d10 6s2
81 .Tl 6s2 6p1
82 .Pb 6s2 6p2
83 .Bi 6s2 6p3
84 .Po 6s2 6p4
85 .At 6s2 6p5
86 .Rn 6s2 6p6
87 .Fr 7s1
88 .Ra 7s2
89 .Ac 6d1 7s2
90 .Th 6d2 7s2
91 .Pa 5f2 6d1 7s2
92 .U 5f3 6d1 7s2
93 .Np 5f4 6d1 7s2
94 .Pu 5f6 7s2
95 .Am 5f7 7s2
96 .Cm 5f7 6d1 7s2
97 .Bk 5f9 7s2
98 .Cf 5f10 7s2
99 .Es 5f11 7s2
100. Fm 5f12 7s2
101 .Md (5f13 7s2)
102 .No (7s2)
103 .Lr (6d1 7s2)
104 .Rf (6d2 7s2)
105 .Db (6d3 7s2)
106 .Sg 6d4 7s2
107 .Bh 6d5 7s2
108 .Hs 6d6 7s2
109 .Mt 6d7 7s2
110 .Ds 6d9 7s1
111 .Rg7s1
112 .Cn 7s2
113 .Uut 7p1
114 .Uuq 7p2
115 .Uup 7p3
116 .Uuh 7p4
117 .Uus 7p5
118 .Uuo 7p6
119 .Uue 7p6 8s1
一些元素的電子構型一些元素的電子構型

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