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高中化学奥林匹克竞赛辅导--全套辅导资料

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化学竞赛辅导资料 ( 全 国 初 赛 专 辑 ) 班级: 姓名: 2006.3 第一部分 必备原理知识 第一节原子结构与化学键 一.原子核外电子的排布 现代原子结构理论认为,电子在原子核外高速运动,而且没有一定的轨道,所以,电子在核外运动时 就像一团带负电荷的云雾笼罩着带正电荷的原子核,因此,通常把核外电子的运动比喻为电子云。原子结构 理论进一步指出,核外电子是在不同层上运动,这些层叫做电子层;电子层又分为若干亚层;亚层还有不同 的轨道;而在每个轨道中运动的电子还有两种不同的自旋。电子层、亚层、轨道、自旋四个方面决定了一个 核外电子的运动状态。 不同元素的原子核外有不同数目的电子,这些电子是怎样在原子核外不同的电子层、亚层和轨道中排布 的?原子结构理论指出,电子在原子核外的排布遵循三条规律,即泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规 则三条规律可以写出不同元素的电子排布式。 以上是对核外电子运动和排布的概括叙述。这一部分内容还应着重了解以下几点: 1.关于电子云的含义 电子云是一个形象的比喻,是用宏观的现象去想象微观世界的情景,电扇通常只有三个叶片,但高速转 起来,看到的却是一团云雾,像是叶片化成了云雾;电子在核外运动速度极高,而且没有一定的轨迹,因而 可以在想象中“看”到电子的运动“化”成了云雾,一团带负电荷的云雾。因此电子云不是实质性的云雾, 不能理解为由无数电子组成的云雾。应该指出,氢原子核外只有一个电子,也仍可以用电子云来描述。 电子云常用由许多小黑点组成的图形表示。小黑点密集的地方表示在该处的单位体积内,电子出现机会 较多(或称为几率密度较大) 。电子云图中单独一个小黑点没有任何意义。 2.关于电子层、亚层、轨道的意义 ①电子层——表示两方面意义: 一方面表示电子到原子核的平均距离不同, 另一方面表示电子能量不同。 K、L、M、N、O、P??电子到原子核的平均距离依次增大,电子的能量依次增高。 ②亚层——也表示两方面意义:一方面表示电子云形状不同,s 电子云是以原子核为中心的球形,p 电 子云是以原子核为中心的无柄哑铃形,d 和 f 电子云形状更复杂一些;另一方面,表示能量不同,s、p、d、 f 电子能量依次增高。 ③轨道——在一定的电子层上,具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间,称为一个轨道。关 于轨道的含义可以这样理解。轨道是指一个立体的空间;是原子核外电子云所占据的特定的空间;这个空间 的大小、形状分别由电子层、亚层决定。除了 s 电子云是球形外,其余亚层的电子云都有方向,有几个方向 就有几个特定空间,即有几个轨道。所以,轨道可以说是原子核外每个 s 亚层和其余亚层的每个方向上的电 子云所占据的特定的空间。每一个原子核外都有许多电子层、亚层,因此,每个原子核外都有许多轨道。 p、d、f 亚层的电子云分别有 3 个、5 个和 7 个伸展方向。因而分别有 3、5、7 个轨道:3 个 p 轨道 、5 个 d 轨道和 7 个 f 轨道。它们的能量完全相同;电子云形状也基本相同。 3.能级的概念 在电子层、亚层、轨道和自旋这四个方面中,与电子能量有关的是电子层和亚层。因此,将电子层和亚 层结合起来,就可以表示核外电子的能量。核外电子的能量是不连续的,而是由低到高象阶梯一样,每一个 能量台阶称为一个能级。因此,1s、2s、2p??分别表示一个能级。 4.氢原子和多电子原子核外的能级 有同学认为,氢原子只有一个电子,因而只能有一个电子层。其实,正确的说法是,氢原子像其它所有 原子一样,可以有许多电子层,电子层又分为若干亚层和轨道。

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