《第四章原子结构及元素周期性精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章原子结构及元素周期性精选文档.ppt（60页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第四章第四章原子原子结构及元素周构及元素周期性期性2022/9/201本讲稿第一页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 2学习要求学习要求1.1.了解微观粒子运动的特殊性及了解微观粒子运动的特殊性及原子轨道、波函数、概原子轨道、波函数、概率、概率密度、电子云率、概率密度、电子云的概念，了解原子轨道和电子云的的概念，了解原子轨道和电子云的角度分布特征角度分布特征;2.2.掌握掌握描述电子运动状态的描述电子运动状态的四个量子数四个量子数的的物理意义、物理意义、取值规律和合理组合取值规律和合理组合。3.3.掌握原子核外电子排布规律掌握原子核外电子排布规律，并根据电子排布式，并根据电子排布式判
2、判断元素在周期表中的位置及有关性质断元素在周期表中的位置及有关性质。4.4.了解了解原子半径、有效核电荷、电离能、电子亲和能和电原子半径、有效核电荷、电离能、电子亲和能和电负性负性的概念，并的概念，并掌握其递变规律掌握其递变规律。本讲稿第二页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 3本章内容本章内容第一节第一节氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论第二节第二节微观粒子的运动特征微观粒子的运动特征第三节第三节核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述第四节第四节多电子原子结构多电子原子结构第五节第五节元素的电离能、电子亲和能和电负元素的电离能、电子亲和能和电负性性本讲稿第三页，共六十页
3、2022/9/20长江大学化工学院 44.1氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论4.1.1氢原子光谱氢原子光谱本讲稿第四页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 54.1.1氢原子光谱氢原子光谱结论结论：(1)(1)氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子化的特氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子化的特征。征。(2)(2)从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且谱线具从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且谱线具有确定的位置，具有明显的规律性。有确定的位置，具有明显的规律性。本讲稿第五页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 64.1.2玻尔理论玻尔理论1 1、理论要点：、理论要点
4、：核核外外电电子子运运动动取取一一定定的的轨轨道道，在在此此轨轨道道上上运运动动 的的电电子子既不吸收能量也不放出能量；既不吸收能量也不放出能量；在在不不同同轨轨道道上上运运动动的的电电子子具具有有不不同同的的能能量量，其其能能量量只只能取某些由量子化条件决定的正整数值；能取某些由量子化条件决定的正整数值；电子在不同的轨道上跃迁时，吸收或放出能量。电子在不同的轨道上跃迁时，吸收或放出能量。本讲稿第六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 72 2、波尔理论的应用（对氢原子光谱的解释）、波尔理论的应用（对氢原子光谱的解释）氢原子在正常或稳定状态时，电子在氢原子在正常或稳定状态时，电子在n
5、=1n=1的轨道的轨道上运动，称为基态上运动，称为基态E=13.6eVE=13.6eV或或2.179102.17910-18-18J,J,其半径为其半径为52.9pm52.9pm，称为，称为玻尔半径玻尔半径。4.1.2玻尔理论玻尔理论本讲稿第七页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 84.1.2玻尔理论玻尔理论对于氢原子，当激发到高能态对于氢原子，当激发到高能态E E2 2的电子跃回到较低能的电子跃回到较低能态态E E1 1时所放出的能量以光的形式表现出来。时所放出的能量以光的形式表现出来。E2E1h n2n1 且n1=2，n2=，本讲稿第八页，共六十页2022/9/20长江大学化工学
6、院 94.1.2玻尔理论玻尔理论3 3、优点、优点 冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量子冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量子 化化解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢光谱的解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢光谱的关系，关系，指出原子结构具有量子化的特性。指出原子结构具有量子化的特性。4 4、缺陷、缺陷 由由于于没没有有考考虑虑电电子子运运动动的的另另一一重重要要特特性性波波粒粒二二象象性性，使使电电子子在在原原子子核核外外的的运运动动采采取取了了宏宏观观物物体体的的固固定定轨轨道道，致致使使玻玻尔尔理理论论在在解解释释多多电电子子原原子子的的光光谱谱和和光光谱谱线线在在磁磁场
7、场中中的的分分裂裂，谱谱线线的的强强度度等等实实验验结结果果时时，遇遇到到了了难难以以解解决决的困难的困难。本讲稿第九页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 104.2 微观粒子的运动特征微观粒子的运动特征4.2.1 波粒二象性波粒二象性 1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性 由由E=mc2和和E=hv,可得可得 c=v 光的波粒二象性可表示为：光的波粒二象性可表示为：mc=E/c=v/c 即即 P=h/光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性。本讲稿第十页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 114.2.1 波粒二象性波粒二象性2.德布罗依
8、波德布罗依波具有质量为具有质量为m m的微观粒子，运动速度为的微观粒子，运动速度为 v v，其相应的波，其相应的波长为长为 。这种实物微粒具有的波称为德布罗依波（也叫物质波）这种实物微粒具有的波称为德布罗依波（也叫物质波）。本讲稿第十一页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 124.2.2 量子化量子化玻尔模型玻尔模型：(1)(1)氢原子中，电子可以处于多种稳定的能量状态氢原子中，电子可以处于多种稳定的能量状态（基态和激发态）；（基态和激发态）；E En n=E=E0 0/n/n2 2 (2)n (2)n越大，表示电子离核越远，能量就越高；越大，表示电子离核越远，能量就越高；(3)(3
9、)电子发生跃迁时，才会放出或吸收能量。电子发生跃迁时，才会放出或吸收能量。即，即，能量是量子化的，不连续的，由此产生的原子光谱必然是能量是量子化的，不连续的，由此产生的原子光谱必然是分离的，不连续的。分离的，不连续的。本讲稿第十二页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 13海森堡测不准原理：海森堡测不准原理：电子在核外空间所处的位置与电子运动的动量两者电子在核外空间所处的位置与电子运动的动量两者不能同时准确地测定，二者误差的乘积为一定值不能同时准确地测定，二者误差的乘积为一定值h，即即xphv（xx粒子位置的不准量；粒子位置的不准量；pp粒子动量的不准值）粒子动量的不准值）结论：结论：
10、a a、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动量的测定正确、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动量的测定正确度越小，反之亦然。度越小，反之亦然。b b、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没有确定的一成、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没有确定的一成不变的固定轨道，轨道一词在微观世界中根本就不存在。不变的固定轨道，轨道一词在微观世界中根本就不存在。4.2.3 测不准原理测不准原理本讲稿第十三页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 141926年，奥地利物理学家薛定谔（年，奥地利物理学家薛定谔（Schrdinger）提出了微观）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：粒子运动的波动方程
11、，即薛定谔方程：其中，其中，为波动函数，是空间坐标为波动函数，是空间坐标x、y、z 的函数。的函数。E 为核为核外电子总能量，外电子总能量，V 为核外电子的势能，为核外电子的势能，h 为普朗克常数，为普朗克常数，m 为为电子的质量。电子的质量。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.1 薛定谔方程薛定谔方程本讲稿第十四页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 154.3.2 波函数波函数()与电子云与电子云(l l2)1、波函数波函数是描述核外电子运动状态的函数，也称为原是描述核外电子运动状态的函数，也称为原子轨道。子轨道。没有明确的物理意义没有明确的物理意义
12、。2、l l2 代表在单位体积内发现一个电子的概率，称代表在单位体积内发现一个电子的概率，称为概率密度为概率密度。3 3、用点的疏密来表示、用点的疏密来表示l l2 值的大小，值的大小，就得到就得到电子云电子云图。即图。即电子云是概率电子云是概率 密度的形象化描述密度的形象化描述。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述yxb本讲稿第十五页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 161、主量子数主量子数 n 表示核外的表示核外的电子层数电子层数并确定并确定电子到核的平均距离电子到核的平均距离决定电子能量高低的主要因素决定电子能量高低的主要因素 确定单电子原子的电子运动
13、的能量确定单电子原子的电子运动的能量n 的取值的取值：n=1，2，3，4，求解求解H原子薛定谔方程得到：每一个对应原子轨道中电子的能量只与原子薛定谔方程得到：每一个对应原子轨道中电子的能量只与n有有关关：n的值越大，电子能级就越高。的值越大，电子能级就越高。En=(1312/n2)kJmol-1对应于电子层对应于电子层 K，L，M，N,4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.3 四个量子数四个量子数本讲稿第十六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 17注意：n相同的电子在同样的空间范围内运动构成一层相同的电子在同样的空间范围内运动构成一层 电子层；电子层；
14、氢原子核外电子的能量仅仅取决于氢原子核外电子的能量仅仅取决于n;规律：规律：n值越大，电子离核越远，能量越高值越大，电子离核越远，能量越高n值越小，电子离核越近，能量越低值越小，电子离核越近，能量越低一般情况下一般情况下E1E2E3E4 En4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第十七页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 182、角量子数角量子数 ll 的取值：的取值：l=0，1，2，3，(n 1)s、p、d、f 轨道。轨道。附图附图 原子轨道形状原子轨道形状确定原子轨道（波函数）的形状；确定原子轨道（波函数）的形状；4.3 4.3 核外电子运动状态的描述
15、核外电子运动状态的描述本讲稿第十八页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 19 对于多电子原子，对于多电子原子，与与n共同确定原子轨道的能量共同确定原子轨道的能量。注意：注意：n,l 相同的电子属于同一能级；相同的电子属于同一能级；n,l 任一不同的电子能量高低不等。任一不同的电子能量高低不等。规律规律：n n 相同，相同，l 越大能量越高越大能量越高:E2sE2p E3sE3pE3d E4sE4pE4dE4f 总之，一般情况下总之，一般情况下 EnsEnpEndEnf 4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第十九页，共六十页2022/9/20长江大学化工学
16、院 203、磁量子数、磁量子数 m m 的取值的取值:m=0，1，2，l，共可取共可取2l+1个值个值 确定原子轨道的空间取向，与确定原子轨道的空间取向，与E无关；无关；p轨道轨道,m=-1,0,+1,有三个伸展方向有三个伸展方向图图 原子轨道伸展方向原子轨道伸展方向4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第二十页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 21d轨道轨道,m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向有五个伸展方向图图 原子轨道伸展方向原子轨道伸展方向4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第二十一页，共六十页2022/9/
17、20长江大学化工学院 22注意：注意：每亚层中最多可能有的轨道数每亚层中最多可能有的轨道数=2l+1 每层中最多可能有的轨道数每层中最多可能有的轨道数=n2 三三个个量量子子数数n,l,m 决决定定一一个个原原子子轨轨道道，不不能能完完全全决决定定电子的一种空间运动状态。电子的一种空间运动状态。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第二十二页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 23ms的的取值取值:+1/2和和-1/2，也常形象地表示为，也常形象地表示为 和和 。4、自旋量子数、自旋量子数ms意义：电子可以有两种不同的自旋方向。意义：电子可以有两种不同的自
18、旋方向。对原子中的电子来说，下列各组量子数中不可能存在的是对原子中的电子来说，下列各组量子数中不可能存在的是A.3,1,0,1/2B.3,1,-1,-1/2C.2,2,0,-1/2D.1,0,0,0注意注意：*四个量子数才能表示一个电子的运动状态；四个量子数才能表示一个电子的运动状态；*每个轨道上仅有自旋方向相反的电子存在每个轨道上仅有自旋方向相反的电子存在讨论：讨论：4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第二十三页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 24n l m ms 相互关系及轨道表示相互关系及轨道表示nlmms波函数波函数 轨道轨道数数能级数能级数
19、电子数电子数 1001/2 1s 1 (n2)1 (n)2(2n2)2001/2 2s 4 2 81011/21/2 2pz2px2py 3001/2 3s93181011/21/2 3pz3px 3py20121/21/21/25个 3d本讲稿第二十四页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 25&三个量子数组合有一定规则三个量子数组合有一定规则 nl m ，ms不受限制不受限制;&三三个个量量子子数数（n,l,m）决决定定一一个个原原子子轨轨道道;四四个个量量子子数数决决定定核核外外电子的电子的(完备完备)的运动状态的运动状态;&n，l 相相同同的的电电子子属属同同一一亚亚层层，同同
20、一一能能级级中中能能量量相相同同的的原原子子轨轨道道称称简并简并(等价等价)轨道轨道，形同方向不同，如：，形同方向不同，如：3px,3py ,3pz;四个量子数小结四个量子数小结每每层层中中：轨轨道道数数=n2,能能级级数数=n，最最多多容容纳纳电电子子数数=2n2(最最多多状状态态数数=2n2)，且且一一个个轨轨道道中中不不可可能能有有四四个个量量子子数数完完全全相相同同的的两两个电子个电子存在。存在。本讲稿第二十五页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 264.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.4 波函数的角度分布图波函数的角度分布图波函数角度部分波函
21、数角度部分Y(,)在三维坐标上的图像称为在三维坐标上的图像称为原子原子轨道的角度分布轨道的角度分布，图像中的，图像中的正、负号是函数值的符号。正、负号是函数值的符号。4.3.5 电子云的角度分布图电子云的角度分布图波函数角度部分波函数角度部分Y(,)的平方的平方lYl2随随、角度部分变化角度部分变化的图形，反映出的图形，反映出电子在核外空间不同角度概率密度的电子在核外空间不同角度概率密度的大小。大小。本讲稿第二十六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 27注意：注意：这些图象仅是这些图象仅是函数的图形，不表示函数的图形，不表示原子轨道或电子云的原子轨道或电子云的实际形状。实际形状。本
22、讲稿第二十七页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 28 酷似波函数的角度分布图，形状较酷似波函数的角度分布图，形状较”瘦瘦”但是但是,叶瓣不再有叶瓣不再有“+”、“-”之分之分 要求牢记：要求牢记：s,p,d s,p,d 电子云的形状；电子云的形状；s,p,d s,p,d 电子云在空间的伸展方向。电子云在空间的伸展方向。电子云和波函数的角度分布图比较：电子云和波函数的角度分布图比较：4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述本讲稿第二十八页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 294.3.5 电子云的径向分布图电子云的径向分布图4.3 4.3 核外电子运动状
23、态的描述核外电子运动状态的描述反映电子在核外空间出现的概率离核的远近。反映电子在核外空间出现的概率离核的远近。3s2sD(r)r3sD(r)r3p3d本讲稿第二十九页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 30小小结结 用用量子力学方法描写核外电子运动状态的要点量子力学方法描写核外电子运动状态的要点可归纳可归纳如下：如下：(1)(1)电子在原子中运动服从薛定谔方程，没有固定电子在原子中运动服从薛定谔方程，没有固定的轨迹，其运动状态由波函数的轨迹，其运动状态由波函数 来描述。来描述。l l2 是电子是电子几率密度分布函数几率密度分布函数，波函数角度分布图突出表示了轨道，波函数角度分布图突出
24、表示了轨道函数函数极值方向和正负号极值方向和正负号。本讲稿第三十页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 31 (2)(2)电电子子在在核核外外的的分分布布状状态态是是与与确确定定的的能能量量相相联联系系的的，而而能能量量是是量量子子化化的的。在在氢氢原原子子中中能能量量由由n 确确定定，在多电子原子中还与在多电子原子中还与l 有关。有关。(3)(3)四四个个量量子子数数规规定定了了原原子子中中电电子子的的运运动动状状态态。四四个个量量子子数数的的取取值值范范围围为为：n=1,2,3,正正整整数数；l=0,1,2,(n-1)；m=0,1,2,l；ms=1/2。小小 结结本讲稿第三十一页，
25、共六十页2022/9/20长江大学化工学院 324.4多电子原子结构多电子原子结构、氢原子的能级、氢原子的能级 特点：特点：a、核电荷、核电荷Z，原子核外只有一个电子，原子核外只有一个电子 b、电子只受到原子核的作用、电子只受到原子核的作用 本讲稿第三十二页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 334.4多电子原子的能级多电子原子的能级、多电子原子的能级、多电子原子的能级 在多电子原子中，电子不仅受原子核的吸引，而在多电子原子中，电子不仅受原子核的吸引，而且它们彼此之间也存在着且它们彼此之间也存在着相互排斥相互排斥作用。作用。（）屏蔽效应（）屏蔽效应 其它电子对某一选定电子的其它电子对
26、某一选定电子的排斥作用排斥作用实际上就是实际上就是削削弱了原子核对该电子的吸引作用弱了原子核对该电子的吸引作用，因此原子核作用于，因此原子核作用于该电子的正电荷变成该电子的正电荷变成Z Z*=Z =Z，我们把，我们把Z Z*称之为有称之为有效核电荷效核电荷，叫做屏蔽常数叫做屏蔽常数，上述作用称之为屏蔽效应。，上述作用称之为屏蔽效应。本讲稿第三十三页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 364.4多电子原子的能级多电子原子的能级（3）多电子原子的能级多电子原子的能级（4）钻穿效应）钻穿效应 由于电子的角量子数不同，轨道电子云的径向分由于电子的角量子数不同，轨道电子云的径向分布不同，电子钻
27、到核附近的几率不同，因而能量不同的布不同，电子钻到核附近的几率不同，因而能量不同的现象，称为现象，称为电子云的钻穿效应电子云的钻穿效应。钻穿效应反映了选定电。钻穿效应反映了选定电子回避其它电子对其屏蔽的能力。子回避其它电子对其屏蔽的能力。本讲稿第三十六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 403、近似能级图、近似能级图4.4多电子原子的能级多电子原子的能级本讲稿第四十页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 41特点：特点：a a、相邻两个能级组之间的能量相差较大；、相邻两个能级组之间的能量相差较大；b b、组内能级之间的能量相差较小。、组内能级之间的能量相差较小。4.4 多电
28、子原子的能级多电子原子的能级用用(n+0.7+0.7l)值衡量轨道能量的高低。值衡量轨道能量的高低。4、徐光宪规则徐光宪规则(n+0.7+0.7l)值值首位数首位数相同的能级为同一相同的能级为同一能级组能级组,是划是划分周期的依据。分周期的依据。本讲稿第四十一页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 424.5 核外电子排布的规律核外电子排布的规律 1 1、能量最低原理、能量最低原理 电子在原子轨道上的分布，要尽可能地使电子在原子轨道上的分布，要尽可能地使电子占电子占据能量最低的轨道据能量最低的轨道。亦即按近似能级图的顺序依次填。亦即按近似能级图的顺序依次填充电子，这就是能量最低原理。充
29、电子，这就是能量最低原理。2 2、保里不相容原理、保里不相容原理 同一个原子中不可能存在同一个原子中不可能存在4 4个量子数完全相同的电子。个量子数完全相同的电子。本讲稿第四十二页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 434.5核外电子排布的规律核外电子排布的规律3 3、洪特规则、洪特规则 在在简并简并轨道上分布的电子，尽可能分占轨道上分布的电子，尽可能分占磁量子数不同的轨道，且自旋方向平行，即磁量子数不同的轨道，且自旋方向平行，即以以半充满，全充满和全空状态半充满，全充满和全空状态最为稳定。最为稳定。本讲稿第四十三页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 44 根根据据Hund
30、s rule,下下列列三三种种排排布布中中哪哪一一种种是氮原子的实际电子组态是氮原子的实际电子组态?QuestionQuestion本讲稿第四十四页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 454.6 电子排布式与电子构型电子排布式与电子构型例例 写出写出Z=24的铬元素的电子排布式的铬元素的电子排布式解解：原子序数为原子序数为24，其中，其中1s,2s,2p,3s,3p共共5个能级个能级9个轨道排布了个轨道排布了18个电子。不考虑洪特规则时，排列个电子。不考虑洪特规则时，排列方式应是方式应是1s22s22p63s23p63d44s2，考虑补充规则时，考虑补充规则时，则为则为1s22s22
31、p63s23p63d54s1实验证实，后者是正确结果思考：思考：2929号元素的电子排布式如何？号元素的电子排布式如何？1s22s22p63s23p63d104s1本讲稿第四十五页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 46例例 写出写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以原子的核外电子分布式和特征电子构型以及及Fe3+离子的特征电子构型。离子的特征电子构型。解解：原子序数为原子序数为26，因此核外电子排列方式应是，因此核外电子排列方式应是1s22s22p63s23p63d64s2外层电子构型则是：外层电子构型则是：3d64s2Fe3+离子的外层电子构型则是：离子的外层电子构型则
32、是：3s23p63d54.6 电子排布式与电子构型电子排布式与电子构型1、第四周期、第四周期K(19)，Ca(20)，Cr(24)，Cu(29)2、第五周期、第五周期Rb(37),Sr(38),Mo(42),Ag(47)3、第六周期、第六周期Cs(55),Ba(56),La(57),Gd(64),Lu(71)原子原子 能级排列序列能级排列序列 光谱实验序列光谱实验序列 Cr Mo Cu Ag Au Ar 3 d 4 4s 2 Kr 4 d 4 5s 2 Ar 3 d 9 4s 2 Kr 4 d 9 5s 2 Xe 4 f 145d 9 6s 2 Ar 3 d 5 4s 1 Kr 4 d 5 5
33、s 1 Ar 3 d 10 4s 1 Kr 4 d 10 5s 1 Xe 4 f 14 5d10 6s 1 本讲稿第四十六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 47元素周期表中原子结构规律及元素周期表中原子结构规律及特例分析特例分析4、第五周期例外的元素、第五周期例外的元素 Nb(41),Ru(44),Rh(45),Pd(46)5、第六周期例外的元素、第六周期例外的元素 Ce(58),W(74),Pt(78)原因：原因：5s和和4d之间的能级差较小，存在电子间的相之间的能级差较小，存在电子间的相 互激发较多。互激发较多。结论：不能拿客观事实去适应原理，它只能说明我结论：不能拿客观事实
34、去适应原理，它只能说明我 们的原理还不够完善，有待改进。们的原理还不够完善，有待改进。本讲稿第四十七页，共六十页AAAAAO OABB V VBBB BBI IBI IA镧镧系系锕锕系系1234567KLKMLKNMLKONMLKPONMLK11Na12Mg19K20Ca21Sc22Ti1H2He3Li4Be10Ne37Rb38Sr55Cs56Ba87Fr88Ra39Y40Zr71Lu72Hf103Lr104Rf23V41Nb73Ta105Db24Cr42Mo74W106Sg25Mn26Fe43Tc44Ru75Re76Os107Bh108Hs27Co45Rh77Ir109Mt28Ni46Pd7
35、8Pt29Cu47Ag79Au30Zn48Cd80Hg31Ga49In81Tl5B13Al32Ge50Sn82Pb6C14Si33As51Sb83Bi7N15P34Se52Te84Po8O16S35Br53I85At9F17Cl36Kr54Xe86Rn18Ar57La58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb89Ac90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fm101Md102No非金属元素碱金属元素碱土金属元素d区金属元素过渡元素卤素过渡元素过渡元素p区元素区元素f 区金属ds区金属元素周
36、期表元素周期表S区区本讲稿第四十八页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 494.7原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 1、周期数、周期数=原子的电子层数原子的电子层数n 2、能级组与各周期所含元素的个数、能级组与各周期所含元素的个数能级组能级组n+0.7l周期数周期数所含元素个数所含元素个数1s1.122s2p2.283s3p3.384s3d4p4.4185s4d5p5.5186s4f5d6p6.6327s5f6d7p7.7未满未满本讲稿第四十九页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 504.7原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 3、能级交错与各层所能容纳最多电子
37、数能级交错与各层所能容纳最多电子数 a、四个量子数的要求、四个量子数的要求 2n2 b、能级交错的要求、能级交错的要求 最外层不超过最外层不超过8个电子；个电子；次外层不超过次外层不超过18个电子；个电子；倒数第三层不超过倒数第三层不超过32个电子。个电子。4、主族与副族、主族与副族 a、主族元素的族数、主族元素的族数=原子最外层的电子数原子最外层的电子数 特点：次外层的电子数为特点：次外层的电子数为8或或18 本讲稿第五十页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 514.7原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律b、副族元素：主族元素以外的其它元素、副族元素：主族元素以外的其它元素 特
38、点：特点：8次外层的电子数次外层的电子数0 Mg+(g)Mg2+(g)+e H=I20 Na(s)Na+(g)+2e H=H升华升华+I1 Mg(s)Mg2+(g)+2e H=H升华升华+I1+I2 本讲稿第五十五页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 563、各级电离能的顺序、各级电离能的顺序 I1I2I3 原因：离子的电荷正值越来越大，半径越来越原因：离子的电荷正值越来越大，半径越来越 小，核对外层电子的吸引力越来越强，所以失去小，核对外层电子的吸引力越来越强，所以失去 电子越来越困难。电子越来越困难。4、电离能的周期性、电离能的周期性 同一周期从左到右，随着电荷数的增加，原子半径
39、同一周期从左到右，随着电荷数的增加，原子半径逐渐减小，核对电子的吸引越来越大，因此失去一个逐渐减小，核对电子的吸引越来越大，因此失去一个电子越来越困难，即电子越来越困难，即I1逐渐增大。逐渐增大。4.9 4.9 电离能电离能I I（又称电离势）（又称电离势）本讲稿第五十六页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 57讨论：讨论：a、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 低，低，ns2np1失去一个电子时，失去一个电子时，p轨道为全空状态，稳定；轨道为全空状态，稳定；b、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 低，低，ns2
40、np4失去一个电子，失去一个电子，p轨道为半充满状态，稳定；轨道为半充满状态，稳定；c、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 高，高，ns2np3为稳定状态，失去一个电子造成为稳定状态，失去一个电子造成 ns2np2，不如半充满稳定；，不如半充满稳定；d、同一周期第、同一周期第B元素的第一电离能比左邻右舍高，元素的第一电离能比左邻右舍高，nd10ns2为为d电子全充满状态，稳定。电子全充满状态，稳定。4.9电离能电离能I（又称电离势（又称电离势）本讲稿第五十七页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 584.10 电子亲和能电子亲和能EA（电子亲和势）（
41、电子亲和势）1、第一电子亲合能、第一电子亲合能 处于基态的气态原子，获得一个电子，生成处于基态的气态原子，获得一个电子，生成 l价的气态阴离子所放出的能量，称为该原子的价的气态阴离子所放出的能量，称为该原子的 第一电子亲合能（势）。常用符号第一电子亲合能（势）。常用符号EA1表示。表示。2、第二电子亲合能、第二电子亲合能 从从1价的气态阴离子再获得一个电子，生成价的气态阴离子再获得一个电子，生成 2价的气态阴离子时，所需要的能量称为第二电价的气态阴离子时，所需要的能量称为第二电 子亲合能。常用符号子亲合能。常用符号EA2表示。表示。本讲稿第五十八页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院
42、59 S(g)eS(g)；H=EA1 S(g)eS2(g)；H=EA2 S(s)2eS2(g)；H=HS，升华，升华EA1EA2 4.10电子亲和能电子亲和能EA（电子亲和势）（电子亲和势）本讲稿第五十九页，共六十页2022/9/20长江大学化工学院 604.11 4.11 电负性（电负性（）1、元素间相互化合时，原子对电子吸引能力的大、元素间相互化合时，原子对电子吸引能力的大 小，称为该元素的电负性。小，称为该元素的电负性。讨论：讨论：a、元素的非金属性越强，其电负性就越、元素的非金属性越强，其电负性就越 大，最大者为大，最大者为F=4.0 b、元素的金属性越强，其电负性就越小，、元素的金属性越强，其电负性就越小，最小者为最小者为Cs=0.7 2、电负性的三种标度、电负性的三种标度 a、鲍林电负性、鲍林电负性 b、密立根电负性、密立根电负性 c、阿莱、阿莱-罗周电负性罗周电负性 本讲稿第六十页，共六十页