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A-level化学知识点梳理系列(三)

点击量:     发布日期:2017-03-21 13:31    作者:四老师
原子中的电子排布(一)
 
       在之前的章节中,我们已经了解了原子的基本结构,知道各种原子之所以不同,并且在元素周期表上占据不同的位置,是因为原子核中的质子数不同。中性原子的电子数与质子数相同,那么,围绕着原子核运动的电子又是如何排布的呢,与元素的化学性质又有什么密切的关系呢?这就是本章将要解决的内容。
 
一、原子的简单结构及其实验证据
       围绕着原子核的许多电子,并不是杂乱无章地运动。我们可以把原子想象成一个极其微小的太阳系,电子在各自的轨道上运动,正如行星在各自的轨道上围绕着太阳转动。电子的排布结构称为电子的构型(electronic configuration)。我们首先要知道的是,电子是分层的,称为能级(energy level)或者主量子层(principal quantum shell),不同能级的能量从原子核向外依次增加,而电子优先排布在能量低的能级上。对于第n能级来说,能够容纳的电子数为2n2,这也就是为什么第一周期只有2种元素,第二周期有8种元素。
       原子如此微小,更何况电子还在飞速运动,科学家又是如何知道电子是分层的呢,原来是有实验证据的支撑。首先,我们要引入一个概念叫做电离能(ionization energy),第一电离能是指从1mol气态原子中,每个原子各移除一个电子,形成+1价阳离子所需的能量。大家可以想想第二或者第三电离能是什么意思。我们来看一道真题,就是考察对这个概念的理解。
 
真题解析:s12
       应该说,这道题难度不大,需要提醒一下的是,从原子或者离子移除电子是一个需要吸收能量的过程,所以数值前面是正号,选B。
 
       言归正传,为什么电离能可以成为电子分层的实验证据呢?对于一个原子来说,它的电离能是依次递增的,这一点不难理解,但是,递增的速度并不是均一的,而是某些电离能的数值发生跳跃,每当发生这种飞跃时,说明电离能突然增大的这个电子是从能量较低的新的能级移除的。实验数据可以是以图片或者表格的形式展示给我们,需要我们自行判断“飞跃”所在的位置。我们看下面的例子。
 
真题解析:w07
       当移除前两个电子之后,移除第三的电子时的电离能发生飞跃,由此证明这个元素的最外层电子只有两个,因此属于第二主族,选C。
 
二、亚层与原子轨道
       我们刚才已经了解到,电子是处在不同的能级上的,那么,同一能级上的电子还有区别吗?答案是肯定的。同一能级还可以进一步区分为亚层,共有s,p,d,f四种,并且能量依次升高。下表总结了能级与亚层的关系:
       接下来,我们看一看亚层与原子轨道的关系:
       原子轨道是电子围绕着原子核运动的一个区域,最多可以填充一对自旋方向相反的电子。现在,我们已经掌握了能级,亚层和轨道的概念,在下一章的讲义中,我们将系统地介绍电子的排布规律。
4006-321-553

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