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高中一~高中二年级 (15-17岁)

电子排布

Electron Configuration

电子按构造原理、泡利不相容原理和洪特规则填入轨道。 先填能量低的轨道,每个轨道最多两个自旋相反的电子,同能轨道先各放一个未成对电子。 原子序数变化时电子排布跟着变,未成对电子数还关系到磁性和化学性质。 在这一页,你可以改变原子序数,在轨道能量图上观察电子如何按这三条规则排布。

电子去哪里?
💡 类比:入住公寓楼层
①从1层(1s)开始填 → 构造原理(Aufbau)
②每间房最多2人、自旋相反 → 泡利不相容
③同层时先在每间各放1人 → 洪特规则
④这三条规则决定电子排布
按原子序数的排布
6
🔍 用滑块试试!
①Z=1(H):1s¹ — 1个电子
②Z=6(C):1s²2s²2p² — 2p处用洪特规则!
③Z=10(Ne):2p填满 → 稀有气体
④Z=19(K):4s先于3d填(能级反转)
三条规则
构造原理 (Aufbau)
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p
从能量最低的轨道开始填
泡利不相容
每个轨道最多2个(↑↓)
不能存在量子数完全相同的电子
洪特规则
能量相同的轨道 → 先填单电子
使电子间排斥最小化
💡 不成对电子与化学性质
①不成对电子越多磁性越强(顺磁性)
②电子全部成对 → 反磁性
③过渡金属(3d)多种氧化态 = 因不成对电子
④同族最外层电子数相同 → 性质相似
动手算一算
例题 1
写出钠(Na, 原子序数 11)的基态电子排布。
1
按构造原理,从能量最低的轨道开始填入11个电子。
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
2
把各轨道的电子数相加,确认与原子序数一致。
电子数之和 = 2+2+6+1 = 11
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
最后一个电子单独位于3s → 钠是第1族金属,最外层电子1个。
例题 2
求氧(O, 原子序数 8)的电子排布与未成对电子数。
1
按构造原理填入8个电子。
1s² 2s² 2p⁴
2
按洪特规则排布2p的4个电子。
2p 轨道: ↑↓ ↑ ↑ → 未成对电子 2个
1s² 2s² 2p⁴, 未成对电子 2个
洪特规则先在每个轨道各填1个,故2p⁴留下2个未成对电子。
总结
最大电子数
每主层(n):最多2n²个
n=1→2, n=2→8, n=3→18, n=4→32
各轨道最大电子
s=2, p=6, d=10, f=14
一个亚层(l)可容2(2l+1)个
2022 评价院模考化学Ⅰ类题改编
基态原子的电子排布为 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 的元素是?(按原子序数判断)
F
Ne
Na
Cl
Ar
④ Cl
1
电子数之和 = 2+2+6+2+5 = 17
2
找出原子序数为17的元素。
原子序数 17 → Cl(氯)
🎯 考试重点
①写电子排布:1s²2s²2p⁶3s²3p⁶...
②4s先于3d填(能级反转)
③稀有气体(He, Ne, Ar) = 全填满 = 稳定
④数不成对电子 — 与磁性、键合相关
⑤离子排布:阳离子从最外层移除
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