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骆传汉的菜地
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核外电子排布中的“填充,书写,得失”

(2013-12-05 12:09:43)

 “填是填,写是写,失是失”

一、根据 Pauling 原子轨道能级图和电子填充三原则, 将原子或离子的电子排布书写出来. 但在书写时, 要注意:

(1)电子填充是按近似能级图自能量低向能量高的轨道排布填充的, 是为了是原子整体能量最低。但书写电子结构式时, 按方便与习惯,要把同一主层(n相同)的轨道写在一起, 如

 http://s13/mw690/001onuhagy6EKD29mLW6c&690

  

即不能将相同主层的电子轨道分开书写, 且保证 n 最大的轨道在最右侧.

(2)原子实表示电子排布时, 内层已达到稀有气体原子的结构.http://s12/mw690/001onuhagy6EKD8IVyX1b&690

(3)特殊的电子结构要记忆. 主要是10个过渡元素: 有正常填充: 先填充 ns, 达到ns2之后, 再填 (n-1)d; 特殊的: 用特殊的先填 ns, 只填一个电子, 另一个电子填入(n-1)d 轨道,使之处于半充满或全充满;还有更特殊、更反常的. 只有记住其中的两个:铬和铜

  http://s5/mw690/001onuhagy6EKD4RCfy94&690

 二、为什么铜有两个价电子?铜的电子排布式是3d104s1,丢掉一个电子d亚层不就正好满了?

首先明确,排电子排布式要用到三个基本原则:能量最的原理,洪特规则及洪特规则特例,不相容定律。排铜的时候主要就是,洪特规则特例的应用。 
首先铜是第29号元素,所以它的前十八个电子的排布和氩元素的原子一样,接着是第19个电子,由于这里出现了能级交错的现象,应该先排4s的2个,然后是3d9,一般来看应该就是这样,但是这里就出现了洪特规则特例,由于要符合能量最低原理,(当轨道处于全空、半空、全充满的时候能量较低,原子较稳定),所以4s上的一个电子被激发到3d轨道上去,而激发的能量可以通过满足4s1的半充满和3d10的全充满来弥补,这样使得铜原子的能量最低,达到稳定的状态,所以铜29的电子排布式就是: 1s22s2sp63s23p64s13d10,失去电子是从能量最低的地方失去,应该是3d10的而不是4S1的。

Cu的价电子结构是3d104s1,既然这样为什么正2价的铜比正1价稳定?

应用洪特规则得到是气态,孤立状态时原子的最佳电子构型。此时原子铜的电子构型,3d104s1,具有全充满和半全充满的电子亚层。故稳定。同理,气态,孤立状态(高温,熔融状态)时铜离子Cu+的电子构型,3d10,具有全充满的电子亚层,比二价铜离子,3d9,要稳定。但是我们一般说的稳定性指的是离子在溶液(介质)中的稳定性。在水溶液里,二价铜离子较一价铜离子稳定。这是由于水分子配体的作用。水合离子[Cu(H2O)6]2+在水溶液中较[Cu(H2O)6]+更稳定。

该族的Cu、Ag、Au都是(n-1)d10 ns1的价电子排布,显然失去一个电子形成R+,达到(n-1)d10的全满结构是最稳定的,所以CuO加热分解为Cu2O,AgO很不稳定易分解为Ag2O。可见一般情况下都是+1稳定。
   Cu2+   Ag+  Au3+稳定的前提是在水溶液中,溶液状态的离子是水合的,Cu2+和H2O结合更加稳固的配位化合物而Cu+和H2O结合较差。无论Cu2+还是Cu+都要接受水分子中氧的孤对电子,电子结构都会发生变化,不能再用原子的排布式简单失去1个或2个电子来讨论。这个要到大学去学习。

 

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