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  又称电子组态。是原子、离子或分子的电子状态的一种标志。按照量子力学的轨道近似法,原子、离子或分子中的每一个电子被认为各处于某自旋和轨道的状态。体系中全体电子所处的自旋和轨道的总体,构成了整个体系的电子构型。

原子的电子构型

  原子中每个电子的能量要用它所处的轨道的主量子数n和角量子数l来代表。n是整数。通常把n相同的轨道称为属于同一壳层。从距离核最近的壳层向外数,把壳层依次编号为:1、2、3、4、5、6、7、…,分别用符号K、L、M、N、O、P、Q、…表示。n越小,离核愈近,壳层上的电子的能量愈低。属于同一主量子数n的电子,其轨道角动量可以是0、200711092322uiofij.gif200711092322uhfjks.gif、…、200711092322uhrakfd.gif,分别用角量子数l等于 0、1、2、…、(n-1)表示,记为s、p、d、f、g、…。例如同属于n=3,l=0、1和2的轨道,分别称为3s、3p和3d轨道。l愈小表示电子轨道运动的能量愈小。角量子数为 l的轨道内含有2(2l+1)个轨道。所以s、p、d和f轨道内分别含有2、6、10和14个轨道。由此推算:主量子数为n的壳层中轨道的总数为:

200711092322uhkhfiodf.gif

即n=1、2、3、4…的壳层内分别含有 2、8、18、32、…个轨道。因此,原子体系的状态可以用其中全体N个电子的量子数n和l的集合(n1l1、n2l2、…、nNlN)来表示,这个集合就称为原子的电子构型。

  原子中轨道的能量大小依次为:

ls<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d
 
<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d…

根据泡利不相容原理,每个轨道上最多容纳一个自旋平行的电子。根据能量最低原理,电子倾向于先占有能量最低的轨道。又根据洪德规则,能量相等的轨道上若自旋平行的电子数最多时整个体系的能量最低。根据这三个原理向轨道填入电子,得到的原子总能量最低,即基态原子。例如铝原子核外,当其1s、2s、2p、3s和3p轨道上分别填入2个、2个、6个、2个和1个电子时,为铝原子基态,因此铝原子基态的电子构型为1s22s22p63s23p1。实际上除最外层(n=3的轨道)之外,它完全与元素周期表上前一周期末的惰性气体氖的电子构型 1s22s22p6相同,所以铝原子基态的电子构型又可简单记为 [Ne]3s23p1。正三价铝离子(Al3+)的电子构型与氖原子相同。

分子的电子构型

  分子体系的电子状态也可以用全体电子所处的单电子轨道的总体来表示。以异核双原子分子NO为例:分子轨道按照它在分子轴向上没有节面、有一个节面或有二个节面而分别称为 σ、π或δ分子轨道。各类分子轨道内,按能量次序由低向高排列编号(如1σ、2σ、3σ、4σ…,和1π、2π、3π…)。每个σ分子轨道内含有2个电子,π分子轨道内有4个电子……。再按照上述的泡利不相容原理、能量最低原理和洪德原则,将原先氮原子的7个电子和氧原子的8个电子(共15电子)填入分子轨道,并且按分子轨道的能量次序由低向高写出:

(1σ)2(2σ)2(3σ)2(4σ)2(1π)4(5σ)2(2π)1

这就是NO分子的电子构型。实际上分子轨道1σ和2σ上的电子仍在原有的原子核周围,本质还是氮原子和氧原子上的K层(n=1)电子,故NO分子的电子构型又可写为KK(3σ)2(4σ)2(1π)4(5σ)2(2π)1

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