稳定。
例外：Pt，W
三、核外电子的排布和元素周期系
➢电子的分布
按三原则，利用能级图的填充顺序，写出原子的电子排布式 能级组由低（n，l）至高(n，l)、由左至右的次序填入诸能级。 然后在各轨道符号的右上角用数字表示该轨道上的电子数，没有 填入电子的全空轨道则不必列出。 例如，基态钛原子（Z=22）的电子分布为（右上角数字为填入 的电子数）：
周期
短周期（一，二，三） 长周期（四，五，六，七）
•按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表
族
周
期 IA
0
H 1 氢 IIA
Li Be 2 锂铍
He
s区
p区
IIIA IVA VA VIAVIIA 氦
B C N O F Ne
d区
f区
硼碳 氮氧氟氖
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIBVIIB VIII
0
1 ⅡA
Ⅲ A Ⅳ A ⅤA ⅥA Ⅶ A
2
3
Ⅲ B ⅣB ⅤB Ⅵ B Ⅶ B ⅦB ⅠB ⅡB
4 s区
5
ns1-ns2
6
d区 (n-1)d1-8 ns2
ds区 (n-1)d10 ns2
p区 ns2 np1-6
7
镧系
锕系
f 区 (n-2)f1-14 (n-1)d0-1 ns2
例 写出下列各原子序数的电子层构型，并指出元素所在周期 表中的周期、族、元素名称及元素符号。 (1) Z = 18；(2) Z = 24；(3) Z = 29；(4) Z = 80
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，为第四周期ⅥB族、d区元 素；
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，为第四周期ⅠB族、ds区元素
例 有A、B、C三元素，C原子M层电子数比A原于M层电 子数多8个，C原于N层电子数比A原子、B原子N层电子数 分别多5个和6个，且B为副族元素，试判断A、B、C 各为 何元素，写出其电子排布式，并指出推理过程。
Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 铯钡镥铪钽钨铼锇铱铂金汞铊铅 铋钋砹氡 6 Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uun Uun 钫镭铹 7
镧 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 系镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱
§5.2 多电子原子结构
决定能级高低的因素
主量子n和角量子l
影响能级高低的原因
屏蔽效应和钻穿效应
➢屏蔽效应-多电子原子中，其余电子对指定电子 的排斥导致核电荷对指定电子的吸引作用
对于同层电子间的屏蔽，当n相同时，l值越大的电子， 受到其同层电子的屏蔽作用越强，即ns>np>nd>nf，其 相应能级高低为：Ens<Enp<End<Enf 屏蔽效应主要表现在对不同的原子轨道能级高低的影 响上，如E4s>E3s>E2s>E1s
（4）区（Blocks）
区与原子结构的关系
价层电子构型
电子数
族区
ns1-2
ns=1-2
ⅠA,ⅡA s
ns2np1-6 ns2np6 (n-1)d10ns1-2
ns+np=3-8 ns+np=8 ns=1-2
ⅢA-ⅦA p
零族
p
ⅠB,ⅡB d
(n-1)d1-5ns1-2 (n-1) d+ns=3-7 ⅢB-ⅦB d
举例：
Cr：3d54s1 Cu：3d104s1
原子
电子排布式
Na
1s22s22p63s1
Al
[Ne]3s23p1
Fe
[Ar]3d64s2
Cl
[Ne]3s23p5
Cr
[Ar]3d54s1
Cu
[Ar]3d104s1
价电子层结构
3s1 3s23p1 3d64s2 3s23p5 3d54s1 3d104s1
➢屏蔽效应使核对电子的有效吸引减弱，将导致轨道能 级升高；而钻穿效应使核对电子的有效吸引加强，将 导致轨道能级降低。
电子与电子之间的作用使各自拥有了这种能量
5.2.1 多电子原子轨道能级 1. Pauling 近似能级图
6p
5d
6 6s
5p
4d
5 5s
4p
3d
能 4 4s
量
3p
3p
3 3s
3s
2p
是：np>ns>(n-1)d>(n-2)f
26Fe [Ar]3d64s2
Fe2+
Fe3+
× × [Ar]3d44s2 [Ar]3d34s2
[Ar]3d64s0
[Ar]3d54s0
2.电子层结构与周期表
思考1： 以下排列 s→p→s→d→p→s→f→d→p 是否具有周期性？ 答：若按以下方式排列
s→p s→d→p s→f→d→p 从s始，至p终，具有周期性。 思考2：元素性质为何呈现周期性？
（3）每一轨道只能容纳自旋方向相反的两 个电子。
2. 能量最低原理(The Lowest Energy Principle)
在不违背保里不相容原理的前提下，电 子在各轨道上的排布方式应使整个原子能量 处于最低状态，这就是能量最低原理。
提问： (Z=6) C: 1s22s22p2 2p有三个轨道，两个电子如何填充?
➢钻穿效应-外层电子能够避开其它电子的屏蔽而钻穿 到内层，在离核较近的地方出现。钻穿效应强弱顺序 为：ns>np>nd>nf
➢钻穿效应导致电子在离核较近的区域内出现的概 率增大，因而受到其它电子的屏蔽减少，受核的吸 引增强，响应的能级降低。钻穿效应使各电子亚层 能级的顺序为：Ens<Enp<End<Enf
[ Ar ] — 原子实， 表示 Ar 的电子结构式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 同周期惰性元素的电子结构式
➢ 基态阳离子的电子排布

• 原子失电子变成简单阳离子时总是先失去最外层电子 • 一般，在原子的最高能级组中同时有ns ,np, • (n-1)d和(n-2)f，按规则，失电子的先后次序
5s 4d 5p
6s4f 7s5f 5d6p 6d7p
能级组 一 二 三
四
五
六七
周期 1 2
3
4
电子最 大容量
2
8
8
18
5
67
18
32 未满
➢ 其三，对n，l 相同的轨道(等价轨道)，其
能量相同。
➢ 其四，各原子轨道的能级由n，l 共同决定。
• l 相同，n 不相同：n 越大，能量越高；
E1s<E2s<E3s
n+0.7l 1.0
2.0, 2.7
第一能级组 第二能级组
3s, 3p
3.0, 3.7
第三能级组
4s, 3d, 4p
4.0, 4.4, 4.7
第四能级组
5s, 4d, 5p
5.0, 5.4, 5.7
第五能级组
6s, 4f, 4d, 6p 6.0, 6.1, 6.4, 6.7 第六能级组
7s, 5f, 5d, 7p 7.0, 7.1, 7.4, 7.7 第七能级组
(n-1)d ns (ⅠB,ⅡB, Ⅷ族的两除外)
按电子填充顺序,最后电子若填入到次外层的(n-1)d或倒 数第三层(n-2)f轨道的称为副族。
周期、族与原子的电子层结构
ⅠA
1 ⅡA
Ⅲ A Ⅳ A ⅤA ⅥA Ⅶ A
2
3
Ⅲ B ⅣB ⅤB Ⅵ B Ⅶ B
Ⅷ
ⅠB ⅡB
4
5
6
La*
7
Ac*
La* Ac*
14 9 2
[Xe] 4f 5d 6s
光谱实验序列
51
[Ar] 3d 4s
51
[Kr] 4d 5s
10 1
[Ar] 3d 4s
10 1
[Kr] 4d 5s
14 10 1
[Xe] 4f 5d 6s
特例：等价轨道处于全满( p6、 d10、 f14 ) 、半满( p3、
d5、 f7 )或全空状态( p0、 d0、 f0 )时能量较低，比较
E2p<E3p<E4p
• n 相同，l 不相同：l 越大，能量越高；
（除氢原子外）
E3s<E3p<E3d
Ens<Enp<End<Enf
• n , l 都不同：能级交错。
E4s<E3d<E4p
E6s<E4f<E5d<E6p
•反应电子进入轨道顺序
徐光宪，1920
中国科学院资深院士，
北京大学教授
1s 2s, 2p
解 1)由题意知：C原于N层电子数至少为6个，因此，C原于M 层应是全充满，为18个电子．由此可知，A原于M层有10个电子， 即A原子3d亚层满足有2个电子，所以，A原子N层电子排布为 4s2，即；A原子电于排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，为Ti。
(n-1)d6-8ns1-2 (n-1) d+ns=8-10 Ⅷ
d
(n-2)f1-14ns2
f
主族元素 ( main group elements )
过渡元素 ( transition elements )
内过渡元素 (inner Transition elements)
长式周期表元素分区示意图
ⅠA
徐光宪教授 (n + 0.7l)规则，与Pauling的近似能级图一致。