안정된 원자의 경우 핵외전자는 가능한 에너지가 가장 낮은 원칙에 따라 배열된다. 또 전자가 모두 함께 밀릴 수는 없기 때문에, 파울리 비호환성 원리와 헌트의 법칙도 준수해야 한다. 일반적으로, 이 세 가지 규칙의 지도 하에 원소 원자의 핵외전자구조를 추론할 수 있으며, 중학교에서 요구하는 처음 36 개 요소 중 예외도 없다.
1. 최소 에너지 원리
전자가 원자핵 외부에 배열될 때, 전자의 에너지는 가능한 낮아야 한다. 어떻게 해야만 전자의 에너지를 최소화할 수 있습니까? 예를 들어, 우리가 바닥에 서 있다면, 우리는 어떤 위험도 느끼지 않을 것입니다. 만약 우리가 20 층 옥상에 서 있다면, 아래를 내려다보면 무서울 것이다. 물체의 포텐셜 에너지가 높을수록 물체의 포텐셜 에너지가 높아지기 때문이다. 자유낙하처럼, 우리는 한 물체가 자동으로 지면에서 공중으로 올라가는 것을 본 적이 없다. 만약 물체가 지면에서 공중으로 가고 싶다면, 그것은 반드시 외력이 있어야 한다. 전자 자체는 물질이다. 같은 성질을 가지고 있다. 즉, 항상 더 안전한 상태 (또는 안정된 상태), 즉 에너지가 가장 낮은 상태를 원한다. 외부 힘이 있을 때 전자도 에너지를 더 높은 에너지 상태 (발생 상태) 로 흡수할 수 있지만, 항상 기저상태로 돌아가고 싶어한다. 일반적으로 원자핵에 가까운 전자에너지가 낮을수록 전자층의 수가 증가함에 따라 전자의 에너지가 점점 커진다. 같은 레이어에서 각 하위 레이어의 에너지는 s, p, d, f 순으로 증가하며, 이 두 효과의 총 결과는 전자가 핵에서 정렬되는 순서가 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 임을 보여줍니다 ...
2. 파울리 비호환성 원칙
우리는 전자의 운동 상태가 전자층, 전자층, 전자구름의 확장 방향, 전자의 스핀 방향의 네 가지 측면에서 설명되어야 한다는 것을 이미 알고 있다. 같은 원자에 두 개의 운동 상태가 정확히 같은 전자가 없을 수도 있고 있을 수도 없다. 이는 파울리 비호환성 원리가 알려준 것이다. 이 법칙에 따르면, 만약 두 전자가 같은 궤도에 있다면, 이 두 전자의 스핀 방향은 반드시 반대일 것이다. 즉, 각 트랙은 반대 방향으로 회전하는 두 개의 전자만 수용할 수 있습니다. 엘리베이터를 타는 것과 같습니다. 모든 사람은 전자에 해당하며, 각 엘리베이터는 하나의 궤도에 해당한다. 엘리베이터가 충분히 작다고 가정하면, 각 엘리베이터는 동시에 두 사람만 사용할 수 있고, 한 사람은 고개를 들고 앉아 있어야 하고, 다른 한 사람은 거꾸로 서 있어야 한다 (공간을 최대한 활용하기 위해). 파울리 비호환성 원리에 따르면 S-하위 레이어는 1 트랙만 있고, 두 개의 스핀 반대 전자를 수용할 수 있다는 것을 알고 있습니다. P 하위 레이어에는 세 개의 트랙이 있으며, 총 * * * 는 6 개의 전자를 수용할 수 있습니다. F 하위 레이어에는 5 개의 트랙이 있으며 총 * * * 는 10 개의 전자를 수용할 수 있습니다. 우리는 또한 제 1 전자층 (K 층) 이 1s 의 하위 층밖에 없고 최대 두 개의 전자를 수용할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 두 번째 전자층 (L 층) 에는 총 8 개의 전자를 수용할 수 있는 2s 와 2p 의 하위 레이어가 포함되어 있습니다. 제 3 전자층 (M 층) 에는 3s, 3p, 3d 하위 레이어가 포함되며 총 * * * 는 18 개의 전자를 수용할 수 있습니다. N 층의 총 * * * 은 2n2 개의 전자를 수용할 수 있습니다.
헌터 규칙
분광학의 실험 결과에서 요약 된 사냥 법칙은 두 가지 의미를 가지고 있습니다. 첫째, 원자핵 밖에서 전자가 배열 될 때, 가능한 한 다른 궤도를 차지하고 평행하게 회전합니다. 헌트 규칙의 두 번째 의미는 같은 전자 하위 계층에 대해 전자 구성이
전체 (S2, P6, d 10, f 14)
반전체 (s 1, P3, D5, F7)
완전히 비어 있을 때 안정적입니다 (s0, P0, d0, F0). 이것은 우리가 엘리베이터를 타는 것과 비슷하다. 엘리베이터가 비어 있거나 엘리베이터 안에 한 사람만 있거나 엘리베이터 안에 두 사람이 붐비고 있다. 모두들 비교적 평등하다고 느꼈고, 아무도 불평하지 않았다. 어떤 엘리베이터에는 두 사람이 붐비고 있고, 어떤 엘리베이터에는 단 한 사람, 어떤 엘리베이터에는 단 한 사람, 어떤 엘리베이터에는 아무도 없다면, 누군가 불평할 수밖에 없다. 이것이 이른바 불안정한 상태다.
둘째, 핵 전자 구성 방법
원소 원자의 핵외 전자 구성의 경우 먼저 원자의 핵외 전자 수 (즉, 원자 수, 양성자 수, 원자력 부하 수) (예: 원소 크롬 24 호) 를 핵외 총 24 개의 전자를 결정한 다음, 이 24 개의 전자를 에너지가 가장 낮은 1 아층에서 에너지가 높은 아층으로 순차적으로 배열한다. 이전 하위 레이어가 채워질 때까지 다음 하위 레이어는 채워지지 않습니다. 최외층 전자가 어떻게 배열될 것인지, 헌트의 법칙도 참고해야 한다. 예를 들면 24 번 원소 크롬의 24 개 핵외전자는 아래와 같이 순차적으로 배열된다
1s 222 p 63s 23 p 64s 23d 4
헌트의 법칙에 따르면, D 아층은 반만할 때 비교적 안정적이므로, 그것의 배열은 다음과 같아야 한다.
1s222p63s23p64s13d5
마지막으로, 사람들의 습관에 따르면, "모든 전자층은 분리되지 않는다" 고 다시 썼다.
1s222p 63s23p 63d 54s1
해봐.
셋째, 중학교 화학에서의 핵 전자 구성의 적용.
1. 원자의 핵 전자 구성과 궤도 표현 및 원자 구조 다이어그램: 원자의 핵 전자 배열은 궤도 표현식에 설명된 것과 정확히 동일한 내용을 설명합니다. 상대적으로 궤도 표현식은 원자의 핵외 전자 구성이 어떤 전자층과 전자자층에 있는지를 명확하게 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 이들 전자가 같은 스핀 상태에 있는지, 아니면 반대 스핀 상태에 있는지, 핵외 전자 배열은 후자의 기능을 가지고 있지 않다는 것을 알 수 있다. (빌 게이츠, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력) 원자 구조도에서 전자가 원자핵 바깥에 층층이 배열되어 있는 것을 볼 수 있지만, 전자가 어느 하위 층에 분포되어 있는지, 각 전자의 스핀을 표시하지는 않는다. 그것의 장점은 원자의 원자력 부하 (또는 핵외 전자의 총수) 를 직접 볼 수 있다는 것이다.
원자의 핵 전자 구성과 원소 주기율의 관계.
원자에서 원자핵은 전체 원자의 중심에 있고, 전자는 원자핵 밖에서 원자핵 주위를 고속으로 움직인다. 전자가 원자핵에서 멀리 떨어진 다른 지역에서 움직이기 때문에, 우리는 전자가 원자핵 밖의 층에 배열되어 있다고 생각할 수 있다. 핵외 전자 구성 3 원칙에 따르면 모든 원자의 핵외 전자 구성은 핵 주변에 있으며 핵외 전자 구성은 가능한 저능전자층 (핵에 더 가까움) 에 분포되어 있는 것을 발견했다. 전자층 수가 N 인 경우 해당 층의 최대 전자수는 2n2 이고, 가장 바깥쪽 전자층인 경우 이 층의 전자수는 8 을 초과할 수 없으며, 역수 2 층 (2 층) 인 경우 이 층의 전자수는 18 을 초과할 수 없습니다. 이 결과는 원소 핵 외전자 구조의 주기 변화 법칙을 결정하고, 원소 주기율표에서 같은 열의 원소를 같은 최외층 전자구조에 따라 한 가족으로 분류한다. 핵외 전자 구성의 주기적인 변화에 따라 주기를 나누다.
예를 들어, 첫 번째 주기에는 1s 1~2 에 의해 결정되는 2 개의 요소 종류가 포함되어 있습니다.
두 번째 주기의 요소 수는 8 개로 2s 1~22p0~6 에 의해 결정됩니다.
세 번째 주기의 요소 수는 8 개로 3s 1~23p0~6 에 의해 결정됩니다.
네 번째 기간의 요소 수는 18 이며 4s 1~23d0~ 104p0~6 에 의해 결정됩니다.
원소의 핵외전자 구조법칙은 원소 주기율표 분할의 주요 근거이자 원소 성질의 주기적인 변화의 근원이라는 것을 알 수 있다. 같은 원소의 경우, 위에서 아래로, 전자층의 수가 증가함에 따라 원자반경이 커지고, 원자핵의 최외층 전자에 대한 흡인력은 점점 작아지고, 최외층 전자는 점점 더 쉽게 잃어버리고, 즉 금속성이 강해지고 있다. 같은 주기의 원소에 대해 원자력 부하가 증가함에 따라 핵이 외층 전자에 대한 흡인력이 강해지면서 원자 반경이 점차 줄어들고 금속성이 나빠지고 비금속이 강해지고 있다.
원소의 핵 전자 구성과 원소의 화학적 성질.
원소의 화학적 성질은 원소 원자의 핵외 전자 구성에 의해 직접 결정된다. 예를 들어, 알칼리 금속 원소의 최외층 전자 구조는 ns 1 으로 표현될 수 있는데, 이는 알칼리 금속 원소가 일반적으로 최외층 1 전자 (원자가 전자) 를 잃기 쉬우며, 양의 1 가 양이온이 되어 불활성 가스의 안정된 구조를 형성하게 된다는 것을 의미합니다 (이 성질은 강한 복원성). 할로겐의 가장 바깥쪽 전자구조는 ns2np5 로 표현될 수 있는데, 이는 할로겐이 1 전자를 쉽게 얻을 수 있고 음의 1 음이온이 되어 불활성 기체의 안정된 구조 (이 성질이 강한 산화) 를 형성한다는 것을 의미한다. 물론, 그들은 또한 가장 바깥쪽의 가격 전자를 잃고+1, +3, +5, +7 의 등가물을 나타낼 수 있다. 같은 원소 그룹의 경우 전자층 수가 늘어나면서 금속성이 강해지고 비금속이 약해지는데, 이는 원소 원자의 핵외 전자구조에 따라 달라진다. 이러한 이론적 지식의 지도 아래 (아래) 우리는 원소의 화학적 성질과 그 변화의 법칙을 이해하고 추론하여 우리의 기억을 크게 줄일 수 있다.