【正文】 表 6－ 3 元素原子的電子排布情況 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 1 H 氫 Hydrogen 1s1 2 He 氦 Helium 1s2 3 Li 鋰 Lithium [He] 2s1 4 Be 鈹 Beryllium [He] 2s2 5 B 硼 Boron [He] 2s22p1 6 C 碳 Carbon [He] 2s22p2 7 N 氮 Nitrogen [He] 2s22p3 8 O 氧 Oxygen [He] 2s22p4 9 F 氟 Fluorine [He] 2s22p5 10 Ne 氖 Neon [He] 2s22p6 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 11 Na 鈉 Sodium [Ne] 3s1 12 Mg 鎂 Magnesium [Ne] 3s2 13 Al 鋁 Aluminum [Ne] 3s23p1 14 Si 硅 Silicon [Ne] 3s23p2 15 P 磷 Phosphorus [Ne] 3s23p3 16 S 硫 Sulfur [Ne] 3s23p4 17 Cl 氯 Chlorine [Ne] 3s23p5 18 Ar 氬 Argon [Ne] 3s23p6 19 K 鉀 Potassium [Ar] 4s1 20 Ca 鈣 Calcium [Ar] 4s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 21 Sc 鈧 Scandium [Ar] 3d14s2 22 Ti 鈦 Titanium [Ar] 3d24s2 23 V 釩 Vanadium [Ar] 3d34s2 24 Cr 鉻 Chromium [Ar] 3d54s1 25 Mn 錳 Manganese [Ar] 3d54s2 26 Fe 鐵 Iron [Ar] 3d64s2 27 Co 鈷 Cobalt [Ar] 3d74s2 28 Ni 鎳 Nickel [Ar] 3d84s2 29 Cu 銅 Copper [Ar] 3d104s1 30 Zn 鋅 Zinc [Ar] 3d104s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 31 Ga 鎵 Gallium [Ar] 3d104s24p1 32 Ge 鍺 Germanium [Ar] 3d104s24p2 33 As 砷 Arsenic [Ar] 3d104s24p3 34 Se 硒 Selenium [Ar] 3d104s24p4 35 Br 溴 Bromine [Ar] 3d104s24p5 36 Kr 氪 Krypton [Ar] 3d104s24p6 37 Rb 銣 Rubidium [Kr] 5s1 38 Sr 銫 Strontium [Kr] 5s2 39 Y 釔 Yttrium [Kr] 4d15s2 40 Zr 鋯 Zirconium [Kr] 4d25s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 41 Nb 鈮 Niobium [Kr] 4d45s1 42 Mo 鉬 Molybdenum [Kr] 4d55s1 43 Tc 锝 Techium [Kr] 4d55s2 44 Ru 釕 Ruthenium [Kr] 4d75s1 45 Rh 銠 Rhodium [Kr] 4d85s1 46 Pd 鈀 Palladium [Kr] 4d10 47 Ag 銀 Silver [Kr] 4d105s1 48 Cd 鎘 Cadmium [Kr] 4d105s2 49 In 銦 Indium [Kr] 4d105s25p1 50 Sn 錫 Tin [Kr] 4d105s25p2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 51 Sb 銻 Antimony [Kr] 4d105s25p3 52 Te 碲 Tellurium [Kr] 4d105s25p4 53 I 碘 Iodine [Kr] 4d105s25p5 54 Xe 氙 Xenon [Kr] 4d105s25p6 55 Cs 銫 Cesium [Xe] 6s1 56 Ba 鋇 Barium [Xe] 6s2 57 La 鑭 Lanthanum [Xe] 5d16s2 58 Ce 鈰 Cerium [Xe] 4f15d16s2 59 Pr 鐠 Praseodymium [Xe] 4f36s2 60 Nd 釹 Neodymium [Xe] 4f46s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 61 Pm 钷 Promethium [Xe] 4f56s2 62 Sm 釤 Samarium [Xe] 4f66s2 63 Eu 銪 Europium [Xe] 4f76s2 64 Gd 釓 Gadolinium [Xe] 4f75d16s2 65 Tb 鋱 Terbium [Xe] 4f96s2 66 Dy 鏑 Dysprosium [Xe] 4f106s2 67 Ho 鈥 Holmium [Xe] 4f116s2 68 Er 鉺 Erbium [Xe] 4f126s2 69 Tm 銩 Thulium [Xe] 4f136s2 70 Yb 鐿 Ytterbium [Xe] 4f146s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 71 Lu 镥 Lutetium [Xe] 4f145d16s2 72 Hf 鉿 Hafnium [Xe] 4f145d26s2 73 Ta 鉭 Tantalum [Xe] 4f145d36s2 74 W 鎢 Tungsten [Xe] 4f145d46s2 75 Re 錸 Rhenium [Xe] 4f145d56s2 76 Os 鋨 Osmium [Xe] 4f145d66s2 77 Ir 銥 Iridium [Xe] 4f145d76s2 78 Pt 鉑 Platinum [Xe] 4f145d96s1 79 Au 金 Gold [Xe] 4f145d106s1 80 Hg 汞 Mercury [Xe] 4f145d106s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 81 Tl 鉈 Thallium [Xe] 4f145d106s26p1 82 Pb 鉛 Lead [Xe] 4f145d106s26p2 83 Bi 鉍 Bismuth [Xe] 4f145d106s26p3 84 Po 釙 Polonium [Xe] 4f145d106s26p4 85 At 砹 Astatine [Xe] 4f145d106s26p5 86 Rn 氡 Radon [Xe] 4f145d106s26p6 87 Fr 鈁 Trancium [Rn] 7s1 88 Ra 鐳 Radium [Rn] 7s2 89 Ac 錒 Actinium [Rn] 6d17s2 90 Th 釷 Thorium [Rn] 6d27s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 91 Pa 鏷 Protactinium [Rn] 5f26d17s2 92 U 鈾 Uranium [Rn] 5f36d17s2 93 Np 镎 Neptunium [Rn] 5f46d17s2 94 Pu 钚 Plutonium [Rn] 5f67s2 95 Am 镅 Americium [Rn] 5f77s2 96 Cm 鋦 Curium [Rn] 5f76d17s2 97 Bk 锫 Berkelium [Rn] 5f97s21 98 Cf 锎 Californium [Rn] 5f107s2 99 Es 锿 Einsteinium [Rn] 5f117s2 100 Fm 鐨 Fermium [Rn] 5f127s2 101 Md 鍆 Mendelevium [Rn] 5f137s2 原子序數(shù) 元素符號 中文名 稱 英文名稱 電子結(jié)構(gòu)式 102 No 锘 Nobelium [Rn] 5f147s2 103 Lr 鐒 Lawrencium [Rn] 5f146d17s2 104 Rf “金盧” Rutherfordium [Rn] 5f146d27s2 105 Du “金杜” Dubnium 。因此，對于某一元素原子的電子排布情況，要以光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。盡管電子在原子軌道中的填充次序是先填 4s 能級后填 3d 能級。同樣，銅原子的電子結(jié)構(gòu)式為 [Ar] 3d10 4s1，而不是 [Ar] 3d9 4s2。 鉻原子核外有 24 個(gè)電子，它的電子結(jié)構(gòu)式為 [Ar] 3d54s1，而不是 [Ar] 3d4 4s2。 Z = 11 鈉原子，其電子結(jié)構(gòu)式為 1s2 2s2 2p6 3s1 Z = 19 鉀原子，其電子結(jié)構(gòu)式為 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 為了避免電子結(jié)構(gòu)式過長，通常把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成稀有氣體的元素符號外加方括號的形式來表示，這部分稱為“原子實(shí)”。如 全充滿 p6， d10， f14 半充滿 p3， d5， f7 全空 p0， d0， f0 根據(jù)上述的核外電子排布的三原則，基本可以解決核外電子排布問題。圖 6－ 17 為碳原子的電子軌道圖。另外 2 個(gè)電子將排布在三個(gè)能量簡并的 2p 軌道。因?yàn)檫@樣的排布方式總能量最低。所以每個(gè)由主量子數(shù) n 所確定的電子層中，原子軌道的數(shù)目為 1＋ 3＋ 5＋ 7＋ 9＋ … … ＋ (2n－ 1)＝ n2 結(jié)合 Pauli 原理，各電子層中電子的最大容量為 2n2 個(gè)。 對于每一個(gè)主量子數(shù) n，其角量子數(shù) l 存在 0， 1， 2，3， 4， … ， (n－ 1)，共有 n 個(gè)值。即在同一原子中沒有四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子，或者說在同一個(gè)原子中沒有運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子。原子中的電子排布也遵循這一規(guī)律，多電子原子在基態(tài)時(shí)，核外電子總是盡可能分布到能量最低的原子軌道，這稱為能量最低原理。了解核外電子的排布，可以從原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)認(rèn)識元素性質(zhì)變化的周期性的本質(zhì)。第五和第六能級組，能級交錯(cuò)現(xiàn)象更為復(fù)雜，而一些元素的原子軌道能級排列次序比較特殊。由于角量子數(shù) l 不同的軌道能量降低的幅度不一致，引起了能級分裂，即 E ns E np E nd E nf 不同元素的原子軌道能級的排列次序可能不完全一致。 圖 6－ 16 Cotton 的原子軌道近似能級圖 原子序數(shù)為 1 的 H 元素，其主量子數(shù) n 相同的原子軌道的能量相等，即不發(fā)生能級分裂。這一重要事實(shí)，在 Pauling 的原子軌道能級圖中沒有得到體現(xiàn)。 2 科頓原子軌道能級圖 Pauling 的原子軌道能級圖是一種近似的能級圖，基本上反映了多電子原子的核外電子填充的順序。而且該能級所在能級組的組數(shù)，就是（ n + l ）的整數(shù)部分。 值得注意的是，除第一能級組只有一個(gè)能級外，其余各能級組均從 ns 能級開始到 np 能級結(jié)束。 第七能級組中有四個(gè)能級 7s、 5f、 6d 和 7p。 第六能級組中有四個(gè)能級 6s、 4f、 5d 和 6p。 第五能級組中有三個(gè)能級 5s、 4d 和 5p。 第四能級組中有三個(gè)能級 4s、 3d 和 4p。 第三能級組中有兩個(gè)能級 3s 和 3p。 2s 能級只有一個(gè)原子軌道，在圖 6－ 15 中用一個(gè) ○ 表示，而 2p 能級有三個(gè)能量簡并的 p 軌道，在圖 6－ 15 中用三個(gè)并列的 ○ 表示。 第一能級組中只有一個(gè)能級 1s ， 1s 能級只有一個(gè)原子軌道，在圖 6－ 15 中用一個(gè) ○ 表示。能量相近的能級劃為一個(gè)能級組，圖 6－ 15 中的每個(gè)方框?yàn)橐粋€(gè)能級組。圖中的能級順序是指電子按能級高低在核外排布的順序，即填入電子時(shí)各能級能量的相對高低。因此多電子原子的能級次序是比較復(fù)雜的。 解：最后一個(gè)電子，若填入 4s 軌道中時(shí)， K 原子的電子結(jié)構(gòu)式為 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 4s電子的 ?4s =（ ? 8） +（ ? 10） = E4s ＝ － eV 最后一個(gè)電子，若填入 3d 軌道中時(shí)， K 原子的電子結(jié)構(gòu)式為 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 3d 電子的 ?3d = ?18 = 18 E3d = － eV 計(jì)算結(jié)果是 E4s E3d，說明 K 原子中的最后一個(gè)電子，填入 4s 軌道中時(shí)能量較低。這種外層電子鉆到內(nèi)層空間而靠近原子核的現(xiàn)象，通常稱為鉆穿效應(yīng)，這種效應(yīng)可能導(dǎo)致能級交錯(cuò)。 這種現(xiàn)象的產(chǎn)生與原子軌道的徑向分布有關(guān)。 表 6－ 2 和例 6－ 1 也告訴我們，不同的電子受到的同一電子的屏蔽作用的大小也是不同的。 解：屏