5.核外电子运动状态的具体化描述
⑴核外电子的运动状态,由能层、能级、电子云的空间伸展方向、电子的自旋状态四个方面来描述,换言之,用原子轨道(或轨道)和电子的自旋状态来描述。
⑵能层(电子层、用主量子数n表示):按核外电子能量的高低及离核平均距离的远近,把核外电子的运动区域分为不同的能层(电子层)。目前n的取值为1、2、3、4、5、6、7,对应的符号是英文字母K、L、M、N、O、P、Q。一般地说:n值越大,电子离核的平均距离越远、能量越高,即E(n=1)<E(n=2)<E(n=3)<E(n=4)<……。
⑶能级(电子亚层、用角量子数l表示):在多电子原子中,同一能层(电子层)的电子,能量也可能不同,还可以把它们分为不同的能级或电子亚层(因为这些不同的能量状态的能量是不连续的,像楼梯的台阶一样,因为称为能级)。用角量子数l来描述这些不同的能量状态。对于确定的n值,角量子数l的取值有n个:0、1、2、3、(n-1),分别用s、p、d、f……表示。E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf) <……。
⑷电子云的空间伸展方向(用磁量子数m表示):对于确定的能层和能级(n、l已知),能级的能量相同,但电子云在空间的伸展方向不一定相同,每一个空间伸展方向称为一个轨道,用磁量子数m来描述。不同能层的相同能级,其空间伸展方向数相同,即轨道数相同。
S能级(亚层)是球形,只有1个伸展方向;p能级(亚层)是亚铃形,有3个伸展方向(三维坐标的三个方向);d、f能级(亚层)形状比较复杂,分别有5、7个伸展方向。
⑸原子轨道(或轨道):电子在原子核外出现的空间区域,称为原子轨道。在量子力学中,由能层(电子层、主量子数n)、能级(电子亚层、角量子数l)和电子云的空间伸展方向(磁量子数m)来共同描述。
由于原子轨道由n、l、m决定,由此可以推算出:s、p、d、f能级(亚层)分别有1、3、5、7个轨道;n=1、2、3、4、…时,其对应电子层包含的轨道数分别为1、4、9、16…,即对于主量子数为n的电子层,其轨道数为n2。
⑹电子的自旋状态:电子只有顺时针和逆时针两种自旋方向,用自旋量子数ms表示。
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[例1](2010江苏卷,2)水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的
是
A.H2O的电子式为![]()
B.4℃时,纯水的pH=7
C.
中,质量数之和是质子数之和的两倍
D.273K、101kPa,水分子间的平均距离
:
(气态)>
(液态)>
(固态)
[答案]C
[解析]本题主要考查的是有关水的化学基本用语。A项,水是共价化合物,其分子的电子式为
;B项,温度升高,水的电离程度增大,
C项,一个
分子中,其质量数为20,质子数为10,D项,在温度压强一定时,它只能呈一种状态。综上分析可知,本题选C项
[例2](河南省方城五高2010届高三上学期期中考试)下列叙述正确的 ( )
A. 14N和15N具有相同的质量数 B. 14N和15N所含的电子数不同
C.N4和N2是同素异形体 D. 14N和N4互为同位素
答案 C
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第2课时 原子核外电子排布规律