上大 無(wú)機(jī)化學(xué)b 第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性

1、2024年3月19日12時(shí)38分,第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性,１－１　原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況１－２　量子力學(xué)的原子模型１－３ 核外電子排布與元素周期表１－４　原子性質(zhì)的周期性,2024年3月19日12時(shí)38分,１-１　原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況1-1-1 原子的含核模型1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福，α粒子散射實(shí)驗(yàn),原子的中心有一個(gè)帶正電的原子核，電子在它的周圍旋轉(zhuǎn)。原子的直徑 10-10m電子的直徑 1

2、0-15m原子核的直徑 10-16m ～10-14m,2024年3月19日12時(shí)38分,1-1-2 原子的玻爾模型㈠ 原子光譜 太陽(yáng)光 ——波長(zhǎng)連續(xù)變化的色帶——連續(xù)光譜。,氣態(tài)原子（如NaCl）——幾條色帶——不連續(xù)光譜。,2024年3月19日12時(shí)38分,㈡ 氫原子光譜,氫原子光譜是最簡(jiǎn)單的一種原子光譜，對(duì)它的研究也比較詳盡。氫原子光譜實(shí)驗(yàn)如圖所示，,氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)有四條比較明顯的譜線，如圖，通常用HαHβHγHδ來(lái)

3、標(biāo)志。這個(gè)光譜系叫Balmer系。,在一個(gè)熔接著兩個(gè)兩極，且抽成高真空的玻璃管內(nèi)，裝進(jìn)高純的低壓氫氣，然后，在兩極上施加很高的電壓，使低壓氫氣放電，氫原子在電場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光，若使這種光線經(jīng)狹縫，再通過(guò)棱鏡分光后，可得含有幾條譜線的線狀光譜——?dú)湓庸庾V。,2024年3月19日12時(shí)38分,1913年玻爾（N.Bohr）在普朗克的量子論（1900）、愛(ài)因斯坦的光子學(xué)說(shuō)（1905）和盧瑟福的有核原子模型（1911）的基礎(chǔ)上，提出了原子結(jié)構(gòu)理

4、論的三點(diǎn)假設(shè)。,㈢ 玻爾的氫原子模型,⑴ 定態(tài)假設(shè) ⑵ 頻率公式 ⑶ 量子化規(guī)則,電子繞核旋轉(zhuǎn)，作圓周運(yùn)動(dòng)，在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有一定的能量，稱為“穩(wěn)定狀態(tài)”。簡(jiǎn)稱“定態(tài)”。電子在定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)，并不輻射能量。能量最低的定態(tài)稱“基態(tài)”，其他的定態(tài)稱為“激發(fā)態(tài)”。,,原子中電子可以由一定態(tài)跳到另一定態(tài)，在此過(guò)程中放出或吸收輻射，其頻率ν則由下式?jīng)Q定： ΔE ＝ hυ = E2 - E1 　(E2 > E

5、1)上式稱為Bohr頻率公式。,原子的各種可能存在的定態(tài)軌道有一定的限制， P = n · h/2π (n = 1,2,3, ······)n稱為量子數(shù),2024年3月19日12時(shí)38分,光譜的不連續(xù)性正來(lái)自原子中能量的不連續(xù)性。氫原子在正常狀態(tài)總是處于能量最低的基態(tài)，當(dāng)原子受到光照射或放電等作用時(shí)，吸收能量，原子中的電子跳到能量較高的激發(fā)態(tài)。原子處于

6、這種激發(fā)態(tài)總是不穩(wěn)定的，總是傾向于回到能級(jí)較低的軌道。當(dāng)電子由能量較高的各軌道跳回到能量較低的各軌道，放出能量而成為不同頻率的光，因而產(chǎn)生許多系列的譜線。,玻爾認(rèn)為，氫光譜可見(jiàn)光區(qū)各譜線（稱為巴爾麥系）的產(chǎn)生是由于電子由能級(jí)較高的軌道跳回到n=2的軌道放出輻射能的結(jié)果。他對(duì)這些譜線的波長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值十分吻合。電子由能級(jí)較高的軌道跳回到n=3的軌道,得到氫的紅外光譜,稱為帕遜系,跳回到n=1的軌道,得到的是氫的紫外光譜,稱為

7、來(lái)曼系。,玻爾理論的應(yīng)用,2024年3月19日12時(shí)38分,玻爾理論合理的是：核外電子處于定態(tài)時(shí)有確定的能量；原子光譜源自核外電子的能量變化。在原子中引入能級(jí)的概念，成功地解釋了氫原子光譜，在原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展中起了重要的作用。玻爾提出的模型卻遭到了失敗。因?yàn)樗荒苷f(shuō)明多電子原子光譜，也不能說(shuō)明氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。這是由于電子是微觀粒子，不同于宏觀物體，電子運(yùn)動(dòng)不遵守經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。而有本身的特征和規(guī)律。玻爾理論雖然引入了量子化，但并

8、沒(méi)有完全擺脫經(jīng)典力學(xué)的束縛，它的電子繞核運(yùn)動(dòng)的固定軌道的觀點(diǎn)不符合微觀粒子運(yùn)動(dòng)的特性，因此原子的玻爾模型不可避免地要被新的模型所代替－－即原子的量子力學(xué)模型。,玻爾理論的成功與不足之處,2024年3月19日12時(shí)38分,量子力學(xué)是研究電子、原子、分子等微粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。微觀粒子運(yùn)動(dòng)不同于宏觀物體運(yùn)動(dòng)，其主要特點(diǎn)是量子化和波粒兩象性。,1-2 原子的量子力學(xué)模型,1-2-1 微觀粒子及其運(yùn)動(dòng)的特性 一、波粒二象性 ㈠ 光的波粒

9、二象性 光 波動(dòng)性 干涉， 衍射 （空間傳播時(shí)） 粒子性 光電效應(yīng)， 光壓 （進(jìn)行能量交換時(shí)）,,由 E = mc2 和 E = hυ 可得：,P = mc,粒子性,波動(dòng)性,㈡ 德布羅依波 （Louis do Broglie）,= E/c,= hυ /c,= h/λ,1924年提出，實(shí)物粒子都具有波粒二象性 λ= h/mv1927年，

10、假設(shè)被電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)。（Divission and Germeer）,2024年3月19日12時(shí)38分,二、微觀粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)性,問(wèn)題：1、物質(zhì)波是一種怎樣的波？ 2、核外運(yùn)動(dòng)的電子究竟有沒(méi)有規(guī)律可循？,電子衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)討論：電子的波動(dòng)性是大量微粒運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，是微粒行為的統(tǒng)計(jì)性的結(jié)果。亮環(huán)紋處表明衍射強(qiáng)度大，電子出現(xiàn)的數(shù)目多；暗環(huán)紋處則表明衍射強(qiáng)度小，電子出現(xiàn)的數(shù)目少。對(duì)一個(gè)電子而言，亮環(huán)紋處表

11、明衍射強(qiáng)度大，電子出現(xiàn)的概率大；暗環(huán)紋處則表明衍射強(qiáng)度小，電子出現(xiàn)的概率小。,物質(zhì)波稱為概率波，核外電子的運(yùn)動(dòng)具有概率分布的規(guī)律。,2024年3月19日12時(shí)38分,1926年，奧地利科學(xué)家薛定鍔在考慮實(shí)物微粒的波粒兩象性的基礎(chǔ)上，通過(guò)光學(xué)和力學(xué)的對(duì)比，把微粒的運(yùn)動(dòng)用類似于光波動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)描述。,1-2-2 核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的近代描述,物理意義：對(duì)于一個(gè)質(zhì)量為m，在勢(shì)能為V的勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的微粒來(lái)說(shuō)，薛定諤方程的每一個(gè)合理的解Ψ，就表示

12、該微粒運(yùn)動(dòng)的某一定態(tài)，與該解Ψ相對(duì)應(yīng)的能量值即為該定態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)。,㈠ 薛定諤方程,解薛定諤方程的步驟：,球極坐標(biāo) 球極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的關(guān)系,2024年3月19日12時(shí)38分,㈡ 波函數(shù)與原子軌道,R ( r ) 主量子數(shù) n = 1, 2, 3, ······, ∞;Θ(θ) 角量子數(shù) l = 0, 1, 2, ·

13、·····, n-1;Φ(φ) 磁量子數(shù) m = 0, ±1, ±2, ······, ±l,Ψ2s 2s 原子軌道Ψ2p 2p 原子軌道Ψ3d 3d 原子軌道,例如：,n = 1 l = 0 m = 0,Ψ100(x,y

14、,z),Ψ1s,1s 原子軌道,n = 2 l = 0 m = 0 Ψ200(x,y,z),n = 2 l = 1 m = 0 Ψ210(x,y,z),n = 3 l = 2 m = 0 Ψ320(x,y,z),通常， l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 s 態(tài) p 態(tài)

15、 d 態(tài) f 態(tài),波函數(shù)與原子軌道是同義詞，指的是電子的一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,2024年3月19日12時(shí)38分,波函數(shù) Ψ 本身很難說(shuō)有明確的物理意義，只能籠統(tǒng)說(shuō)是表示原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,| Ψ|2 卻有明確的物理意義，代表微粒在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度。,㈢ 概率密度和電子云,把電子在核外出現(xiàn)的概率密度大小用小黑點(diǎn)的疏密來(lái)表示，這樣得到的圖像稱為電子云。,2024年3月19日12時(shí)38分,問(wèn)題：① 電子在離核多遠(yuǎn)的空

16、間區(qū)域運(yùn)動(dòng)？具有多大的能量？ ②原子軌道或電子云呈什么形狀？ ③原子軌道或電子云在空間的伸展方向如何？,㈣ 四個(gè)量子數(shù),⑴ 主量子數(shù)(n) 主量子數(shù)是描述電子層能量的高低次序和電子云離核遠(yuǎn)近的參數(shù)。取值 n = 1, 2, 3, ·······, n,n123456…電子層KLMN

17、OP…,n值越小，電子表示離核越近，能量越低。,2024年3月19日12時(shí)38分,角量子數(shù)用來(lái)描述原子軌道（或電子云）形狀或者說(shuō)描述電子所處的亞層 。與多電子原子中電子的能量有關(guān)。,⑵角量子數(shù) (l),角量子數(shù)的取值為：0，1，2，3，······，n-1,l0 1 2 3 4…光譜符號(hào)s p d f g…電子云形狀 球形

18、 啞鈴形 花瓣形 復(fù)雜,多電子原子中電子的能量取決于主量子數(shù)(n)和角量子數(shù)(l),一般而言，n 相同，l 越大，電子的能量越高 Ens<Enp<End<Enf,n 和 l 相同的電子具有相同的能量，構(gòu)成一個(gè)能級(jí)。如： 2s 3p 4d,2024年3月19日12時(shí)38分,⑶磁量子數(shù),磁量子數(shù)用來(lái)描述原子軌道（或電子云）在空間的伸

19、展方向。,磁量子數(shù)的取值：m = 0, ±1, ±2, ±3, ·······, ±l,磁量子數(shù)(m)與電子的能量無(wú)關(guān)。,一組 n, l, m 確定的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為原子軌道。,例如：l = 0，m = 0 一個(gè)伸展方向 一個(gè) s 軌道 l = 1, m =

20、 0, ±1 三個(gè)伸展方向 三個(gè) p 軌道 l = 2, m = 0, ±1, ±2 五個(gè)伸展方向 五個(gè) d 軌道,上述 l 相同的幾個(gè)原子軌道能量是等同的，這樣的軌道稱作等價(jià)軌道或簡(jiǎn)并軌道。,2024年3月19日12時(shí)38分,⑷自旋量子數(shù) (ms),自旋量子數(shù)用來(lái)描述電子自旋運(yùn)動(dòng)的,自旋量子數(shù)的取值: m = ±,小

21、結(jié)：n —— 電子層n, l —— 能級(jí)n, l, m —— 原子軌道n, l, m, ms —— 核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),2024年3月19日12時(shí)38分,1-2-3原子軌道和電子云的圖像,㈠ 角度部分,Ψnlm(r,θ,φ) = Rnl(r) Ylm(θ,φ),徑向分布函數(shù) 角度分布函數(shù),如：氫原子的角度部分 【s軌道】,Ys是一常數(shù)與(q,f)無(wú)關(guān)，故原子軌道的角度部分為一球面，半徑為:,【pz軌道】,節(jié)面：當(dāng)cos

22、q=0時(shí)，Ｙ=0，q=90°　　 我們下來(lái)試做一下函數(shù)在yz平面的圖形。,波函數(shù)的角度部分圖Yl,m(q,f)與主量子數(shù)無(wú)關(guān)，Yl,m(q,f)的球極坐標(biāo)圖是從原點(diǎn)引出方向?yàn)?q,f)的直線，長(zhǎng)度取Y的絕對(duì)值，所有這些直線的端點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)的空間構(gòu)成一曲面，曲面內(nèi)根據(jù)Y的正負(fù)標(biāo)記正號(hào)或負(fù)號(hào)。并稱它為原子軌道的角度部分圖。,2024年3月19日12時(shí)38分,,,,,,,,,,,0.472,,,,,,,,+,-,,,,,,,,,,

23、,,y,z,,15°,注意：波函數(shù)的Y圖象是帶正負(fù)號(hào)的，“+”區(qū)的Y函數(shù)的取正值，“–”區(qū)的Y函數(shù)取負(fù)值。它們的“波性”相反。其物理意義在2個(gè)波疊加時(shí)將充分顯示：“+”與“+”疊加波的振幅將增大，“–”與“–”疊加波的振幅也增大，但“+”與“–”疊加波的振幅將減小。這一性質(zhì)在后面討論化學(xué)鍵時(shí)很有用。,2024年3月19日12時(shí)38分,電子云的角度分布圖,|Ylm|2 ～ θ,φ 作圖,Y2 圖形比Y 瘦一點(diǎn)，而且沒(méi)有正負(fù)號(hào)

24、。由于│cos?│總是小于或等于1，故│cos2?│的值總是在│cos?│小的地方更小，并且cos2?≧0, sin2?≧0 。,2024年3月19日12時(shí)38分,㈡ 徑向部分,電子云的密度是隨半徑而變的。各不同原子軌道的電子云分布情況都不同，一般如下圖形來(lái)表示。,2024年3月19日12時(shí)38分,㈢ 徑向分布函數(shù)及徑向分布圖,在此球殼中發(fā)現(xiàn)電子的幾率為 |Ψ|2·4πr2dr令D(r) =

25、 4πr2 |Ψ|2D(r) 稱為徑向分布函數(shù)，表示電子在離核半徑為 r 的“無(wú)限薄球殼” (dr)里電子中出現(xiàn)的幾率.D值越大表明在這個(gè)球殼里電子出現(xiàn)的幾率越大。因而D函數(shù)可以稱為電子球面幾率圖象以 D(r) 為縱坐標(biāo)，以 r 為橫坐標(biāo)，作圖，可得徑向分布圖。,討論離核距離為r的球殼中電子出現(xiàn)的幾率？,2024年3月19日12時(shí)38分,1-3 原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期系,1-3-1 多電子原子的能級(jí),㈠ 鮑林近似能級(jí)圖,能

26、量相近的能級(jí)劃為一組，稱為能級(jí)組,7s,5f,6d,7p6s,4f,5d,6p5s,4d,5p4s,3d,4p3s,3p2s,2p一 1s,能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,2024年3月19日12時(shí)38分,(二)、屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng),屏蔽效應(yīng),多電子原子，核電荷為Z， 核外就有Z個(gè)電子。 Z* = Z-σ 把其它電子對(duì)某個(gè)電子i的作用歸結(jié)為抵消了一部分核電荷的作用叫做屏蔽效應(yīng)。屏蔽效應(yīng)使得核對(duì)電子的引力減小，所以電子具有的能量增大

27、。受屏蔽作用： K<L<M<N<O<P能量： K<L<M<N<O<P,2024年3月19日12時(shí)38分,鉆穿效應(yīng),穿透是指電子具有滲入原子內(nèi)部空間而更靠近核的本領(lǐng)。電子穿透的結(jié)果，降低了其它電子的屏蔽作用，起到增加有效核電荷，降低軌道能量的作用。,對(duì)鉆穿效應(yīng)來(lái)講： ns>np>nd>nf受其它電子的屏蔽作用： ns&

28、lt;np<nd<nf 原子軌道的能量： ns<np<nd<nf,2024年3月19日12時(shí)38分,1．n不同，l 相同時(shí)，n值越大，能量E越大。有E1s<E2s<E3s<E4s; E2p<E3p<E4p.,因?yàn)閚值大的電子離核較遠(yuǎn)，內(nèi)層電子較多，受屏蔽大，使Z*減小，核對(duì)該電子的吸引力變小，所以能量E大。亦即, 受屏蔽作用

29、 1s<2s<3s<4s; 2p<3p<4p. EA.O E1s<E2s<E3s<E4s; E2p<E3p<E4p.,2024年3月19日12時(shí)38分,2．n 相同，l 不同時(shí)，E∝l, 即 l 值大，E大。 有E4s<E4p<E4d<E4f,同屬第四電子層的4s, 4p,4d,4f軌道

30、，其電子云的徑向分布有很大不同。4s有4個(gè)峰，這說(shuō)明4s電子除有較多機(jī)會(huì)出現(xiàn)在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域以外，它還能鉆到（或滲入）內(nèi)部空間靠近核；4p有3個(gè)峰，表明4p電子雖也有鉆穿作用，但小于4s；4d有2個(gè)峰，其鉆穿作用更小；4f只有1個(gè)峰，它幾乎不存在鉆穿作用?？梢?jiàn)鉆穿作用是4s>4p>4d>4f。不難理解，電子鉆得越深，它受其它電子的屏蔽作用越小，受核的吸引力越強(qiáng)，因而本身能量也越低。,2024年3月19日12時(shí)38分,3

31、．n, l都不同時(shí)，出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。以E3d和E4s為例。,從3d和4s的徑向分布圖可見(jiàn)，4s的主峰雖比3d離核遠(yuǎn)。但它還有小峰鉆到核的附近。可以更好地回避其它電子的屏蔽。結(jié)果4s雖然n比3d多1，但角量子數(shù) l 卻比3d少2，這樣，鉆穿效應(yīng)的增大對(duì)軌道能量的降低作用超過(guò)了n增大對(duì)軌道能量的升高作用。所以出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)，即E4s<E3d。,2024年3月19日12時(shí)38分,㈠ 能量最低原理（也稱建造原理）,1-3-2 核外電子

32、排布的規(guī)則,基態(tài)原子是處于最低能量狀態(tài)的原子。多電子原子在基態(tài)時(shí)核外電子的排布：總是盡先占據(jù)能量最低的軌道。,2024年3月19日12時(shí)38分,在同一原子中，沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子。言下之意，每一個(gè)原子軌道中最多只能容納 2 個(gè)自旋相反的電子。每個(gè)電子層中，原子軌道總數(shù)為 n2。電子總數(shù)為 2n2.,㈡ 泡利不相容原理,㈢ 洪德規(guī)則電子進(jìn)入 n, l 相同的等價(jià)軌道時(shí)，總是盡先占據(jù)不同的等價(jià)軌道，且自旋平行。,洪德規(guī)則特

33、例（全、半、空規(guī)則）：全充滿 p6 d10 f14半充滿 p3 d5 f7全 空 p0 d0 f0,2024年3月19日12時(shí)38分,要求掌握3種電子排布的寫(xiě)法電子排布式“原子實(shí)”寫(xiě)法價(jià)層結(jié)構(gòu)式,㈣ 排布實(shí)例,電子排布式① 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1,

34、(不是3d1 ),② 24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6,4s23d4,4s13d5 (全半空規(guī)則）,3d54s1,③ 29Cu 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1,不是 3d9 4s2,“原子實(shí)”寫(xiě)法,④ 12Mg,1s2 2s2 2p6 3s2,1s2 2s2 2p6 3s2 Ne,12Mg [Ne] 3s2,“原子實(shí)”寫(xiě)法,[A

35、r] 4s1,[Ar] 3d54s1,[Ar] 3d10 4s1,通常把內(nèi)層已達(dá)到稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的部分稱為“原子實(shí)”,價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式，即最高能級(jí)組中的電子結(jié)構(gòu)。,價(jià)層結(jié)構(gòu)式,4s13d54s13d10 4s13s2,2024年3月19日12時(shí)38分,㈤ 簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的電子分布,填充次序: → ns → (n-2)f → (n-1)d → np價(jià)電子電離次序： → np → ns → (n-1

36、)d → (n-2)f,例如： Cr3+ [Ar] 3d3,不是 [Ar] 4s1 3d2,2024年3月19日12時(shí)38分,電子離去的順序?yàn)槭裁磁c填入順序不一樣？,雖然4s軌道穿透到內(nèi)層的能力比3d為大，但從圖中可以看出，它們軌道占有空間區(qū)域大部分相同（因?yàn)閹茁史e分為1）。并且，4s電子不能很好地屏蔽3d電子，因?yàn)?s的主峰位置在3d的外面。因此，當(dāng)2個(gè)電子填入4s軌道后，核電荷相應(yīng)增加了2個(gè)正電荷，這時(shí)，作用

37、于3d的有效核電荷增加了，所以3d能量下降，結(jié)果4s能量又高于3d。,電子填入原子軌道的順序是按能級(jí)由低向高依次填入，電子電離的順序則相反，按能級(jí)由高向低依次離去。,2024年3月19日12時(shí)38分,1-3-3 原子的電子結(jié)構(gòu)和元素周期系,㈠ 原子的電子結(jié)構(gòu),2024年3月19日12時(shí)38分,㈡ 原子的電子結(jié)構(gòu)與元素的分區(qū),根據(jù)元素原子價(jià)層電子構(gòu)型的不同，可以把周期表劃分為5個(gè)區(qū),① s 區(qū)元素：最后一個(gè)電子填入s 軌道的元素

38、。IA，IIA族, 電子構(gòu)型 ns1, ns2 。,② p區(qū)元素：最后一個(gè)在填入p 軌道的元素， IIIA~VII和0族 電子構(gòu)型 ns2np1~6,③ d 區(qū)元素：最后一個(gè)在填入d 軌道的元素， IIIB~VIIIB族, 電子構(gòu)型 (n-1)d1~9ns2,④ ds 區(qū)元素：最后一個(gè)在填入d 軌道的元素， IB~IIB族，電子構(gòu)型 (n-1)d10ns1~2,⑤ f 區(qū)元素：最后一個(gè)在填入f 軌道的元素

39、，La系、Ac系， 電子構(gòu)型 (n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2,2024年3月19日12時(shí)38分,㈢ 原子的電子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系,電子層數(shù)＝周期數(shù),＝能級(jí)組數(shù),周期內(nèi)元素?cái)?shù)目 = 能級(jí)組內(nèi)可容納的最多電子數(shù),2024年3月19日12時(shí)38分,㈣ 原子的電子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系,周期表中把性質(zhì)相似的元素排成縱行，叫做族，共有8個(gè)主族（用A表示）， 8個(gè)副族（用B 表示）。,s區(qū)、p區(qū)：

40、 價(jià)層電子數(shù)＝族數(shù)；,ds區(qū)： 最外層電子數(shù)＝族數(shù)；,d區(qū)： 價(jià)層電子數(shù)＝族數(shù)； （電子數(shù)≥ 8，均為第 8 族。如 Co, Ni 等元素。）,f 區(qū)： 都是IIIB族。,19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1,24Cr 3d54s1,四 IA,四 ⅥB,78Pt

41、 5d96s1,六ⅧB(niǎo),2024年3月19日12時(shí)38分,1-4 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系,1-4-1 原子參數(shù)一、原子半徑,單質(zhì)在固態(tài)下相鄰兩原子間距的一般就是原子半徑。共價(jià)半徑：同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵結(jié)合，核間距的一半稱為共價(jià)半徑。如：rH=37pm，rF=72pm，rCl=99pm 金屬半徑：金屬單質(zhì)的晶體中，兩個(gè)相鄰金屬原子核間距的一半，稱為該金屬原子的金屬半徑。如：rCu

42、＝128pm 范德華半徑 ：在分子晶體中，兩個(gè)相鄰分子核間距的一半稱為該原子的范德華半徑。如：Cl2—Cl2中，rCl=108pm 原子半徑在周期中的變化鑭系收縮,2024年3月19日12時(shí)38分,衡量原子失去電子能力大小的物理量。 定義：元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時(shí)失去一個(gè)電子變成一價(jià)正離子所消耗的能量稱為第一電離能(I1)。 Al(g) – e → Al+(g) I1 = 57

43、8 kJ·mol-1從一價(jià)氣態(tài)正離子再失去一個(gè)電子稱為二價(jià)正離子所需要的能量稱為第二電離能(I2)。,電離能（I）的大小決定于：①有效核電荷(Z*)：有效核電荷增加，電離能增加；②原子半徑(r)：原子半徑增大，電離能減??；③原子的電子層結(jié)構(gòu)：8e構(gòu)型穩(wěn)定，電離能大。,元素的電離能在周期和族中的變化規(guī)律,二、電離能（I）,2024年3月19日12時(shí)38分,衡量獲得電子能力大小的物理量定義：中性氣態(tài)原子獲得第一個(gè)電子變成

44、氣態(tài)陰離子，所放的能量稱為第一電子親合能。例：O(g) + e → O-(g) EA1 = - 141 kJ·mol-1 O-(g) + e → O2-(g) EA2 = 780 kJ·mol-1,三、電子親合能（EA）,EA值決定于：① Z*: Z*增大， EA（代數(shù)值）減??； ② r: r 減小， EA 減小。 ③ 原子的電

45、子層結(jié)構(gòu)： 8e構(gòu)型穩(wěn)定,元素的電子親合能在周期和族中的變化規(guī)律,2024年3月19日12時(shí)38分,定義： 原子在分子中吸引電子的能力。,四、電負(fù)性（Χ）,鮑林電負(fù)性：指定Χ F = 4.0, 根據(jù)熱化學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到其它元素的電負(fù)性，數(shù)據(jù)可靠，完全。 電負(fù)性數(shù)值越大，表示原子在分子中吸引電子的能力越強(qiáng)。,電負(fù)性數(shù)值在周期和族中的變化規(guī)律,一般： Χ 增加，金屬性降低，非金屬性增加。 Χ > 2.0非金屬性

46、 Χ < 2.0金屬性,2024年3月19日12時(shí)38分,第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性,,2024年3月19日12時(shí)38分,電子衍射原理示意圖,第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性,,2024年3月19日12時(shí)38分,,第一章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性,,2024年3月19日12時(shí)38分,原子軌道、電子云的角度分布圖,主要區(qū)別點(diǎn)：①電子云的角度分布圖

47、要比原子軌道的角度分布圖“瘦”些，因?yàn)閅<1，因此Y2一定小于Y；②電子云角度分布圖全部為正，而原子軌道角度分布圖有正、負(fù)之分。,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,,,2024年3月19日12時(shí)38分,鑭系收縮,鑭系元素隨著原子序數(shù)的增加，原