高中化学,核外电子填入的最高能级是 3d和电子占据的最高能级是4s,对吗?我做题遇到的是这个
最高能级组是什么?
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您是指化学中电子排布规律中的 最高能级组吗?
如果是,以下是解答
1什么是能级组?
我国化学家徐光宪根据光谱数据归纳出用轨道的(n+0.7l)值来判断能级高低的近似规律;(n+0.7l)值愈小,能级愈低。例如4s和3d两个状态,它们的(n+0.7l)值分别为4.0和4.4,因此,E4s<E3d。徐光宪把(n+0.7l)值的第一位数字相同的能级并为一个能级组。据此原子轨道划分为七个能级组见表8-3,与鲍林近似能级图一致。相邻两个能级组之间的能级差比较大,而同一能级组中各轨道的能级差较小或很接近。以后我们将会看到,这种能级组的划分与元素周期系中元素划分为七个周期是一致的,是元素划分为周期的本质原因。
电子所在的原子轨道离核越近,电子受原子核吸收力越大,电子的能量越低。反之,离核越远的轨道,电子的能量越高,这说明电子在不同的原子轨道上运动时其能量可能有所不同。原子中电子所处的不同能量状态称原子轨道的能级。
根据原子轨道能级的相对高低,可划分为若干个电子层,K、L、M、N、O、P、Q….同一电子层又可以划分为若干个电子亚层,如s、p、d、f等。每个电子亚层包含若干个原子轨道。
原子轨道的能级可以通过光谱实验确定,也可以应用薛定谔方程求得。原子轨道的能级与其所在电子的电子层及电子亚层有关, 还与原子序数有关。
E1s<E2s<E2p<E3s<E3p<E4s<E4d<E4p<E5s<E5p<E6s<E4f<E5d
规则E:np>(n-1)d>(n-2)f>ns
1、不同电子层能级相对高低K<L<M<N…
2、同一电子层不同亚层:ns<np<nd<nf…
3、同一亚层内各原子轨道能级相同,称为简并轨道。
4、原子轨道能级随原子序数增大而降低。
电子轨道亚层在周期表上也有,就是那个S、P、D、F、G等就是亚层排布。
S亚层最多容纳两个电子,D层最多6个,依次为10个、14个。
另外在分析时候还要考虑能级交错。
给你举个例子,铁的亚层在书上标的是3D6 4S2,这就是说,铁的第四层只用到S层,有两个电子,而第三层用到D层,D层有六个,这说明第三层的S、P层都饱和,所以S层有2个,P层有6个,D层有6个(上面分析的)所以铁的第三层有2+6+6=14个电子。
还有什么疑问可以继续问!我们会尽量帮您解答!
什么是最高能级组?
1.能级交错
能级交错是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。如4s反而比3d的能量小,填充电子时应先充满4s而后才填入3d轨道。
例如:过渡元素钪的外层电子排布为4s^2 ∣3d^1,失去电子时,按能级交错应先失去3d电子,成为4s^2 ∣ 3d^0,而从原子光谱实验得知,却是先失4s上的电子成为4s^1∣3d^1。
这是由于3d电子的存在,削弱了原子核对4s电子的吸引力而易失去的。过渡元素离子化时,大体是先失去ns电子,但也有先失去(n- 1)d电子的,像钇等。能级交错的顺序不是绝对不变的,在原子序数大的原子中,3d轨道可能比4s轨道的能量低。
类似于3d,4s的这种原子核外电子在能级上排布发生交错的现象,称为能级交错
1电子先填最外层的ns,后填次外层的(n-1)d,甚至填入倒数第三层的(n-2)f的规律叫做“能级交错”
2若主量子数n和角量子数l都不同,虽然能量高低基本上由n的大小决定,但有时也会出现高电子层中低亚层(如4s)的能量反而低于某些低电子层中高亚层(如3d)的能量这种现象称为能级交错。能级交错是由于核电荷增加,核对电子的引力增强,各亚层的能量均降低,但各自降低的幅度不同所致。能级交错对原子中电子的分布有影响。”
简单的说,屏蔽效应由于电子相互作用引起的,表现为l相同时,n越大(就是电子离核平均距离越大),势能越大,轨道能量越高。
钻穿效应就是波函数径向有n-l个峰,n相同时,l越小,峰越多,第一峰也钻得越深,势能越低,表现为n相同时,l越大,轨道能量越高。
当n,l综合变化时,一般这么看的:
对于原子的外层电子,n+0.7l越大,能量越高
对于离子的外层电子,n+0.4l越大,能量越高
对于原子或离子的内层电子,n越大,能量越高
这就造成了各能级的能量大小并不一定是按照n大小来排布的.
钻穿效应可以解释原子轨道的能级交错现象。
在原子核附近出现的概率较大的电子,可更多地避免其余电子的屏蔽,受到核的较强的吸引而更靠近核,这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。钻穿作用与原子轨道的径向分布函数有关。l愈小的轨道径向分布函数的个数愈多,第一个峰钻得愈深,离核愈近。由图可见,2s比2p多一个离核较近的小峰,说明2s电子比2p电子钻穿能力强,从而受到屏蔽较小,能量较2p低。
钻穿能力:
ns > np > nd > nf
能级分裂结果:
Ens <Enp < End < Enf
与屏蔽效应相反,外层电子有钻穿效应。外层角量子数小的能级上的电子,如4s电子能钻到近核内层空间运动,这样它受到其他电子的屏蔽作用就小,受核引力就强,因而电子能量降低,造成E(4s) <E(3d) .
2.鲍林近似能级图
鲍林的近似能级图1939年,莱纳斯·卡尔·鲍林(L.Pauling)根据大量实验数据及理论计算,总结出多电子原子中外层能级高低的一般次序,并用图表示出来,该图即鲍林近似能级图。
图中用小圆圈代表原子轨道,方框中的几个轨道能量相近,称为一个能级组。相邻能级组间能量差异较大,同一能级组的能量差异较小。这样的能级组共有七个,各能级组均以s轨道开始,并以p轨道告终。它与周期表中七个周期有着对应关系[5]。
图中s分层中只有一个圆圈,表示只有一条原子轨道;p分层中有三个圆圈,表示有三条原子轨道。由于这三个p轨道的能量相同,故称为简并轨道或等价轨道。同理,d分层有五条能量相同的轨道,即d轨道是五重简并的;f分层有七条能量相同的轨道,即f轨道是七重简并的。
3.n+0.7规则
我国著名化学家徐光宪先生提出关于轨道能量的(n+0.7)近似规律。他认为轨道能量的高低顺序可由(n+0.7)值判断,数值大小顺序对应于轨道能量的高低顺序。还将首位数相同的能级归为一个能级组,并推出随原子序数增加,电子在轨道中填充的顺序为
1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f……
例如:K原子的最后一个电子填充在3d还是4s轨道使原子能量较低呢?因为(3+0.7×2)>(4+0.7×0),所以电子应填在4s轨道上。该近似规律得出与鲍林相同的能级顺序和分组结果[3]。
4.科顿原子轨道能级图
科顿原子轨道能级图1962年美国无机结构化学家科顿(F.A.Cotton)用最简洁的方法总结出周期表中元素原子轨道能量高低随原子序数增加的变化规律,如图6-17所示。图中横坐标为原子序数,纵坐标为轨道能量。由图可见,原子序数为1的氢原子,轨道能量只与n值有关。n值相同时皆为简并轨道。但是随原子序数的增加,核电荷的增加,核对电子的吸引力也增加,使得各种轨道的能量都降低3。从图中又能清楚地看出原子序数为19(K)和20(Ca)附近发生的能级交错现象。从放大图中更加清楚看到从Sc开始3d的能量又低于4s。而在鲍林近似能级图中尚未反映这一点[1]。
“3d”与“4S”轨道的能量究竟谁高
“3d”与“4S”轨道的能量究竟谁高●山西董光华许多中学化学教科书在叙述核外电子排布遵循三规律之能量最低原理是这样的:原子核外的电子总是尽先占有能量最低的轨道,然后依次排到能量较高的轨道。并且列出轨道能级顺序:1S,2S,2P,3S,3P,4S,3d,4P,5S,4d,5P,6S,4F,5d,6P,7S(序列Ⅰ)。又说核外电子轨道的能级从第三层起,就有能级交错现象,“3d”轨道的能量高于“4S”轨道的能量,电子是在排完“3P”而后排“4S”,再排“3d”。教材中又说:d区元素发生反应时不仅有最外层的S电子,而且可以有部分或全部次外层的d电子失去或偏移。疑问在这时便产生了。以Zn为例,依照排布规律序列Ⅰ,Zn的核外电子排布式是:1S2,2S2,2P6,3S2,3P6,4S2,3d10,既然“3d”电子的能量比“4S”高,Zn在电离时失去的应是3d电子。但事实恰恰相反,Zn及其它第四周期的d区元素在电离时,首先失去的是“4S”电子,而不是“3d”电子,按照序列Ⅰ是解释不了这个问题的。
锰元素最高能级组中电子数是多少
0价锰最高能级为4s,有2个电子
再看看别人怎么说的。