原子結(jié)構(gòu)(核外電子,電子云,原理,鮑里不相容原理,洪特規(guī)則)

　�。ㄈ�）磁量子數(shù)m

　　磁量子數(shù)m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向。當(dāng)l給定時(shí)，m的取值為從-l到+l之間的一切整數(shù)（包括0在內(nèi)），即0，±1，±2，±3，…±l，共有2l+1個(gè)取值。即原子軌道（或電子云）在空間有2l+1個(gè)伸展方向。原子軌道（或電子云）在空間的每一個(gè)伸展方向稱做一個(gè)軌道。例如，l=0時(shí)，s電子云呈球形對稱分布，沒有方向性。m只能有一個(gè)值，即m=0，說明s亞層只有一個(gè)軌道為s軌道。當(dāng)l=1時(shí)，m可有-1，0，+1三個(gè)取值，說明p電子云在空間有三種取向，即p亞層中有三個(gè)以x,y,z軸為對稱軸的px，py，pz軌道。當(dāng)l=2時(shí)，m可有五個(gè)取值，即d電子云在空間有五種取向，d亞層中有五個(gè)不同伸展方向的d軌道（圖4-7）。

圖4-7 s，p，d電子云在空間的分布

　　n，l相同，m 不同的各軌道具有相同的能量，把能量相同的軌道稱為等價(jià)軌道。

　�。ㄋ模┳孕�量子數(shù)ms

　　原子中的電子除繞核作高速運(yùn)動(dòng)外，還繞自己的軸作自旋運(yùn)動(dòng)。電子的自旋運(yùn)動(dòng)用自旋量子數(shù)ms表示。ms 的取值有兩個(gè)，+1/2和-1/2。說明電子的自旋只有兩個(gè)方向，即順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向。通常用“↑”和“↓”表示。

　　綜上所述，原子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用n，l，m，ms四個(gè)量子數(shù)來描述。主量子數(shù)n決定電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近（或電子層），并且是決定電子能量的主要因素；副量子數(shù)l決定原子軌道（或電子云）的形狀，同時(shí)也影響電子的能量；磁量子數(shù)m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向；自旋量子數(shù)ms決定電子自旋的方向。因此四個(gè)量子數(shù)確定之后，電子在核外空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就確定了。

　　三、核外電子的排布規(guī)律

　�。ㄒ唬┳畹湍芰吭�理

　　所謂最低能量原理是，原子核外的電子，總是盡先占有能量最低的原子軌道，只有當(dāng)能量較低的原子軌道被占滿后，電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道，以使原子處于能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)。

　　原子軌道能量的高低為：

　　1．當(dāng)n相同，l不同時(shí)，軌道的能量次序不s＜p＜d＜f。例如，E3S＜E3P＜E3d。

　　2．當(dāng)n不同，l相同時(shí)，n愈大，各相應(yīng)的軌道能量愈高。例如，E2S＜E3S＜E4S。

　　3．當(dāng)n和l都不相同時(shí)，軌道能量有交錯(cuò)現(xiàn)象。即（n-1）d軌道能量大于ns軌道的能量，（n-1）f軌道的能量大于np軌道的能量。在同一周期中，各元素隨著原子序數(shù)遞增核外電子的填充次序?yàn)閚s，（n-2）f，（n-1）d，np。

　　核外電子填充次序如圖4-8所示。

圖4-8 電子填充的次序 　　　　　　　

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