高中化学竞赛辅导资料(精编版)27页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。
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化学竞赛辅导资料
（ 全 国 初 赛 专 辑 ）

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。
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第一节原子结构与化学键
一．原子核外电子的排布
现代原子结构理论认为，电子在原子核外高速运动，而且没有一定的轨道，所以，电子
在核外运动时就像一团带负电荷的云雾笼罩着带正电荷的原子核，因此，通常把核外电子的
运动比喻为电子云。原子结构理论进一步指出，核外电子是在不同层上运动，这些层叫做电
子层；电子层又分为若干亚层；亚层还有不同的轨道；而在每个轨道中运动的电子还有两种
不同的自旋。电子层、亚层、轨道、自旋四个方面决定了一个核外电子的运动状态。
不同元素的原子核外有不同数目的电子，这些电子是怎样在原子核外不同的电子层、亚
层和轨道中排布的？原子结构理论指出，电子在原子核外的排布遵循三条规律，即泡利不相
容原理、能量最低原理和洪特规则三条规律可以写出不同元素的电子排布式。
以上是对核外电子运动和排布的概括叙述。这一部分内容还应着重了解以下几点：
1．关于电子云的含义
电子云是一个形象的比喻，是用宏观的现象去想象微观世界的情景，电扇通常只有三个
叶片，但高速转起来，看到的却是一团云雾，像是叶片化成了云雾；电子在核外运动速度极
高，而且没有一定的轨迹，因而可以在想象中“看”到电子的运动“化”成了云雾，一团带
负电荷的云雾。因此电子云不是实质性的云雾，不能理解为由无数电子组成的云雾。应该指
出，氢原子核外只有一个电子，也仍可以用电子云来描述。
电子云常用由许多小黑点组成的图形表示。小黑点密集的地方表示在该处的单位体积内，
电子出现机会较多（或称为几率密度较大）。电子云图中单独一个小黑点没有任何意义。
2．关于电子层、亚层、轨道的意义
①电子层——表示两方面意义：一方面表示电子到原子核的平均距离不同，另一方面表
示电子能量不同。K、L、M、N、O、P……电子到原子核的平均距离依次增大，电子的能量
依次增高。
②亚层——也表示两方面意义：一方面表示电子云形状不同，s 电子云是以原子核为中
心的球形，p 电子云是以原子核为中心的无柄哑铃形，d 和 f 电子云形状更复杂一些；另一方
面，表示能量不同，s、p、d、f 电子能量依次增高。
③轨道——在一定的电子层上，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间，称
为一个轨道。关于轨道的含义可以这样理解。轨道是指一个立体的空间；是原子核外电子云
所占据的特定的空间；这个空间的大小、形状分别由电子层、亚层决定。除了 s 电子云是球
形外，其余亚层的电子云都有方向，有几个方向就有几个特定空间，即有几个轨道。所以，
轨道可以说是原子核外每个 s 亚层和其余亚层的每个方向上的电子云所占据的特定的空间。
每一个原子核外都有许多电子层、亚层，因此，每个原子核外都有许多轨道。
p、d、f 亚层的电子云分别有 3 个、5 个和 7 个伸展方向。因而分别有 3、5、7 个轨道：
3 个 p 轨道 、5 个 d 轨道和 7 个 f 轨道。它们的能量完全相同；电子云形状也基本相同。
3．能级的概念

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在电子层、亚层、轨道和自旋这四个方面中，与电子能量有关的是电子层和亚层。因此，
将电子层和亚层结合起来，就可以表示核外电子的能量。核外电子的能量是不连续的，而是
由低到高象阶梯一样，每一个能量台阶称为一个能级。因此，1s、2s、2p……分别表示一个
能级。
4．氢原子和多电子原子核外的能级
有同学认为，氢原子只有一个电子，因而只能有一个电子层。其实，正确的说法是，氢
原子像其它所有原子一样，可以有许多电子层，电子层又分为若干亚层和轨道。只是在通常
条件下，氢原子的这一个电子处于能量是低的 1s 轨道，这种状态叫基态；当电子从外界吸收
能量以后，氢原子的这一个电子可以跃迁到能量较高的能级。氢原子核外能级由低到高的顺
序是：1s<2s<2p<3s<3p<...