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我们用一连串的数字字母,来表示原子各电子轨道的电子构型。不同电子轨道是原子核外不同形状的区域,而电子会以一定概率出现在这些区域中。电子构型式可以快速简单地表示出轨道数目,以及每个轨道的电子数。下面告诉你如何自己写电子构型式。

方法1用常规元素周期表指定各电子位置

    怎么写任何元素原子的电子构型式

    1先找出原子序数。 每个原子都有特定的电子数,在元素周期表上找出来。这个原子序数式各正整数,从1(氢)开始,随着原子顺序逐个递增。原子序数也是零电荷元素所含的电子数。

    2确定原子电荷。 零电荷的原子,电子数和原子序数是一致的。带电荷的原子,电子数则或高或低。如果你的原子带电荷,就根据电荷加减电子数:一个负电荷就加上一个电子,正电荷则减去电子。

    比如-1电荷的钠离子,在原有的11电子以外还多了一个电子。因此这里有12个电子。

    3记住轨道基本列表。 原子获得电子以后,会按照一定顺序填入轨道。每个轨道填满以后电子会跑到下一个轨道去。以下是轨道顺序:

    s轨道系列(电子构型中,任何带“s”字母的数字)只有一个轨道,根据泡利不相容原则,一个轨道最多含有2个电子,因此每个s轨道系列只有2个电子。 p轨道系列含有3个轨道。因此可以含有6个电子。 d轨道系列含有5个轨道。因此可以含有10个电子。 f 轨道系列含有7个轨道。因此可以含有14个电子。

    4理解电子构型的表达式。 电子构型式可以清楚表达原子的电子数目,也可以表明各轨道中的电子数。轨道是按照顺序写出的。最后的电子构型式就是一连串的字母跟数字的形式。

    比如一个简单的电子构型:

    1s 2s 2p .表示1s轨道中有2个电子,2s有2个,2p有6个。2+2+6=10 。因此可以表示零电荷的氖元素(原子序数10)。

    5记忆轨道顺序。 注意轨道系列虽然有内外区别,但是是按照能量来排序的。比如满轨道4s比3d能量低(或者说不稳定),因此先要列出 4s 轨道。知道轨道顺序以后就可以按照顺序把电子填进去。顺序如下:

    1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p

    原子电子构型中,如果所有轨道都填满了,会是下面形式: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p. 一个原子的注意上面的轨道如果填满了就是元素Uuo (ununoctium,一种人工合成的极不稳定元素),序数为 118 ,是元素周期表序数最高的元素,这个元素含有所有零电荷元素可能含有的原子轨道。

    6根据电子数,填入轨道中。 比如想要写零电荷钙原子的原子构型,要找出元素周期表其原子序数,我们得到20,然后就把20个电子依次安排到各个轨道上。

    根据上述顺序,把20个电子都填入。1s轨道有俩电子,2s有俩,2p有六个,3s也有俩,然后3p有6个,4s又有两个电子 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20)。因此钙原子的电子构型式:

    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

    注意:原子轨道越后,轨道能量越高。到了第四层,会变成 4s 先,3d后,第四层以后到第五层这个规律又出现了。这种规律只有在第三层以后才出现。

    7通过元素周期表走捷径。 你可能已经了解到,元素周期表的形状是根据电子轨道系列编排的。比如左起第二列都以“s”结尾,最右边的总是“d”,等等。用周期表帮你写电子构型式,即通过元素在周期表中的位置,来相应地把电子加入某个轨道中。按下面来做:

    最左侧的两列,构型结尾都是“s轨道”,周期表右侧都以p结尾,中间区域的元素以d结尾,下面区域的元素以f结尾。 比如要写氯元素的电子构型式,就想想:此元素在第三行(第三周期)位置,也在第五列,即周期表中p结尾的区域,因此其电子构型结尾是3p。 注意:d、f轨道对应的能量等级和元素周期不一致。比如d区第一行,虽然是第四周期,但也以3d轨道结尾。而第六周期(f区第一行)能量对应到4f轨道。

    8学习电子构型式的速记法。 最右边的一列,表示惰性气体。这些元素极其稳定。要简化长段的电子构型表达,只要先写出最近的之前的惰性气体元素的元素符号,然后就写出剩余的轨道系类。如:

    我们写个例子来解释。比如写锌元素(30号),用惰性气体简写法,锌的完全电子构型式是: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 。不过注意1s 2s 2p 3s 3p就是惰性气体氩元素的表达式,将氩放在锌的电子构型前,写中括号中。 ([Ar]) 因此可以简化锌元素的电子构型为:

    [Ar]4s 3d

方法2用ADOMAH 周期表写

    怎么写任何元素原子的电子构型式

    1理解ADOMAH的意思。 不需要记忆电子构型的写法了,不过这里需要用一个元素周期表的变形。因为传统元素周期表从第四行开始,周期数和电子层不对应了。你可以找找ADOMAH周期表,这个周期表是Valery Tsimmerman发明的,网上很容易可以找到。

    ADOMAH周期表中,水平行代表元素组,比如卤素、惰性气体、碱金属、碱土金属等等。竖列对应各个电子层,也叫“串”(连接s、p、d、f区的斜线)和各周期对应。 氦在氢旁,两者都只有1s轨道。周期区域(s、p、d、f)在右边显示,电子层数在底部显示。元素列在长方形中,由1到120依次排列。这个原子序数和零电荷的元素所带电子数相等。

    2找出ADOMAH表中的元素原子。 找出以后就把之后的元素都剔除掉。比如要找铒元素(68),就把69-120的元素都删掉。

    注意底部数字1-8。这些表示电子层数,也是列数。把全部都是剔除的元素的一列忽略掉,比如铒元素,我们只看1、2、3、4、5和6列。

    3数轨道系列数。 看看右边的字母(s、p、d、f),还有底部的列数,忽略掉不必要的列数以后,写下列数+字母的形式,如:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (铒)。

    注意:上述铒的电子构型,可以按电子层增加的顺序写轨道式,也可以根据能级关系来写。只要按照从上到下的“串”来写,而不是按照一列列来写: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f

    4计算每个轨道系列的电子数。 数每个区的列中剩余的元素,每个元素代表一个电子,比如 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s 。本例子中这个就是铒元素的电子构型了。

    5了解不规则电子构型。 有十八个常见基态元素原子的例外,这些例外元素有两三个电子排列和原规则不符。这些例子中,电子会待在相对能级更低的状态中,而不是按普通规律来排放电子。以下是这些例外:

    Cr (..., 3d, 4s);

    Cu (..., 3d, 4s);

    Nb (..., 4d, 5s);

    Mo (..., 4d, 5s);

    Ru (..., 4d, 5s);

    Rh (..., 4d, 5s);

    Pd (..., 4d, 5s);

    Ag (..., 4d, 5s);

    La (..., 5d, 6s);

    Ce (..., 4f, 5d, 6s);

    Gd (..., 4f, 5d, 6s);

    Au (..., 5d, 6s);

    Ac (..., 6d, 7s);

    Th (..., 6d, 7s);

    Pa (..., 5f, 6d, 7s);

    U (..., 5f, 6d, 7s);

    Np (..., 5f, 6d, 7s) 以及

    Cm (..., 5f, 6d, 7s)。

注意事项

要根据某个原子的电子构型得出其原子序数,只要把字母(s、p、d、f)后的数字都加起来就行。不过这只适用于零电荷的原子,如果是离子就不行了,要根据电荷加减电子数。 字母后的数字实际上是上标,所以考试别写错了。 没有所谓的“半满轨道稳定态”的次能级,这样解释只是过分简化了电子排布规律。电子之所以在半满状态能稳定,是因为每个轨道正好只有单一电子,使得电子和电子之间的斥力达到最小程度。 所有元素都趋向稳定状态。最稳定的就是含有s、p两个满轨道的原子(s和p)。即惰性气体的电子分布。这也是为什么惰性气体很难反应,且出现在周期表最右边。如果一个电子构型尾部是3p,则只需要两个电子就可以达到平衡(要失去包含3s轨道的总共6个电子需要更多能量,因此失去六个电子更难)。如果结尾是 4d,则只需要失去3个电子达到稳定。同样半满轨道(s、p、d)比像p、p这样的更稳定。不过s和p要更稳定得多。 如果原子是离子形式,则表示质子数和电子数不相等。电荷会在元素符号右上角写出来。如果锑元素(Sb)电荷为+2 ,则电子构型为:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 5p 5p 4s 3d 3d 。注意这里的5p 变成5p。处理结尾不是s、p的电子构型的时候要小心,拿走电子的时候只能拿走价壳层轨域(s、p)的电子。因此如果一个电子构型是4s 3d,原子含有+2电荷,则要变为4s3d,这里的3d不变,拿走的是4s层的电子。 有些情况电子需要“迁移”。如果轨道系列只差一个电子就可以造成半满或全满状态,则要从最近的s、p轨道拿走一个电子,放在这个轨道上。 电子构型有两种写法。可以依能级次序写出所有的电子层,也可以简化之前的电子层,如上述铒的例子。 也可以只写出价电子的形式,即最后的s、p层电子。因此 锑 的价电子形式是:5s5p 铁原子是个例外。铁原子情况比较复杂。前两层后面的情况要根据电子数目而定。
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