化学中为什s亚层可以容纳两个电子p亚层6个 这些亚层容纳的电子量有什么规律吗

2025-04-19 14:19:18
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回答1:

电子排布遵循三个规则:能量最低原则,泡林不相容原则,洪特规则;
1、能量最低原则:一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p……(由低到高)当然,在实际排列中,有时候因为电子的磁量子数和自旋量子数的原因,能级轨道的能量高低也不是绝对像上边一样的,比如说Ⅷ族元素Pt,5(d9)6(s1),6s轨道还没有排完,下一个电子就进驻5d轨道了……这些就要具体问题具体分析了。(一般情况下,4s<3d,这是用薛定谔方程算出的结果,被称作是能级交错。但由于H原子只有一个电子,填在1S中,所以3d与4s能量一样)
2、泡林不相容原则:一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在,这就是泡利不相容原理。根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说,每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。根据泡利不相容原理:s亚层只有1个轨道,可以容纳两个自旋相反的电子;p亚层有3个轨道,总共可以容纳6个电子;d亚层有5个轨道,总共可以容纳10个电子,f亚层有7个轨道,总共可以容纳14个电子。我们还得知:第一电子层(K层)中只有1s亚层,最多容纳两个电子;第二电子层(L层)中包括2s和2p两个亚层,总共可以容纳8个电子;第3电子层(M层)中包括3s、3p、3d三个亚层,总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n^2个电子。
3、洪特规则
从结果总结出来的洪特规则有两方面的含义:一是电子在原子核外排布时,将尽可能分占不同的轨道,且自旋平行;洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层,当电子排布处于∶
全满(s2、p6、d10、f14)
半满(s1、p3、d5、f7)
全空(s0、p0、d0、f0)时比较稳定。这类似于我们坐电梯的情况中,要么电梯是空的,要么电梯里都有一个人,要么电梯里都挤满了两个人,大家都觉得比较均等,谁也不抱怨谁;如果有的电梯里挤满了两个人,而有的电梯里只有一个人,或有的电梯里有一个人,而有的电梯里没有人,则必然有人产生抱怨情绪,我们称之为不稳定状态。
例如,第24号元素铬Cr,如果按照各能级填充规则,其核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d44s2 但是,依据洪特规则可知3d能级填充5个电子时较稳定,所以其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
同理,第29号元素铜Cu的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1。