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1、第一章 原子结构与周期性现在学习的是第1页，共28页原子核外电子运动的描述原子核外电子运动的描述 原子轨道原子轨道 与电子云与电子云 图形现在学习的是第2页，共28页现在学习的是第3页，共28页现在学习的是第4页，共28页四个量子数四个量子数及其取值与意义四个量子数及其取值与意义主量子数主量子数(n)1 2 3 4 角量子数角量子数 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 磁量子数磁量子数 0 0 -1,0,1自旋量子数自旋量子数 +(-)1/2现在学习的是第5页，共28页 原子轨道符号的意义与量子数原子轨道符号的意义与量子数 3S1(n=3,l=0,Ms=0.s=+(-)1/2)2px 2p
2、y Ms=+(-)1pz Ms=0d 轨道轨道 Ms:dz2 0 dxz,dyz +(-)1 dxy dx2-y2 +(-)2 现在学习的是第6页，共28页例：用四个量子数表示氮原子上的个价电子例：用四个量子数表示氮原子上的个价电子2s22p3(2,0,0,1/2)(2,0,0,-1/2)(2,1,0,1/2)(2,1,1,1/2)(2,1,-1,1/2)现在学习的是第7页，共28页单电子原子（离子）能量单电子原子（离子）能量E=-13.6z2/n2 (ev)与角量子数无关与角量子数无关现在学习的是第8页，共28页多电子原子能量多电子原子能量E=-13.6(z-)2/n*2 (ev)Slate
3、屏蔽常数规则屏蔽常数规则 将原子中的电子分组将原子中的电子分组 (1s);(2s,2p);(3s,3p);(3d);(4s,4p);(4d);(4f);(5s,5p);(5d);(5f)等等 位于某小组电子后面的各组，对该组的屏蔽常数位于某小组电子后面的各组，对该组的屏蔽常数 0，近似地，近似地可以理解为外层电子对内存电子没有屏蔽作用；可以理解为外层电子对内存电子没有屏蔽作用；同组电子间的同组电子间的 0.35(1s例外，例外，1s的的 0.30);对于对于ns或或np上的电子，上的电子，(n1)电子层中的电子的屏蔽常数电子层中的电子的屏蔽常数 0.85，小于，小于(n1)的各层中的电子的屏蔽
4、常数的各层中的电子的屏蔽常数 1.00;对于对于nd或或nf上的电子，位于它左边的各组电子对他们的屏蔽常数上的电子，位于它左边的各组电子对他们的屏蔽常数 1.00。现在学习的是第9页，共28页有效主量子数取值有效主量子数取值n123456n*1233.74.04.2现在学习的是第10页，共28页通过计算说明通过计算说明Ca为为4s2还是还是3d2电子排列顺电子排列顺序序1s2 2s22p63s23p63d2单电子屏蔽单电子屏蔽常数常数1.00.850.35产生屏蔽电产生屏蔽电子数子数10813d1.010 +0.858 +0.351=17.15E3d=-13.6(z*/n)2=-13.6(2.
5、85/3)2=-12.27ev现在学习的是第11页，共28页填为填为4s2电子排列顺电子排列顺序序1s2 2s22p63s23p64s2单电子屏蔽单电子屏蔽常数常数1.010.35产生屏蔽电产生屏蔽电子数子数10814s1.010 +1.08 +0.351=18.35E4s=-13.6(z*/n)2=-13.6(1.65/3.7)2=-2.7ev现在学习的是第12页，共28页Li的第一电离能？的第一电离能？I1=E(A+)-E(A)电离能是离子中电子的总能量和原子中电子的总能量电离能是离子中电子的总能量和原子中电子的总能量之差之差其中原子或离子中，每个电子的能量，由其中原子或离子中，每个电子的
6、能量，由Slater方法计算方法计算I(Li+)=E(Li+)-E(Li)=2-13.6(3-0.3)2/12-2-13.6(3-0.3)2/12-13.6(3-0.852)2/22=5.76ev现在学习的是第13页，共28页比较比较Fe 中中3d电子与电子与4s电子能量的高电子能量的高低低 核外电子排布核外电子排布:1s22s22p63s23p63d64s2 4s=0.35+0.85*14+1*10=22.253d=0.35*5+18=19.75E4s=-13.6(26-22.25)2/42=-11.95 evE3d=-13.6(26-19.75)2/32=-59.03 evE4s E3d现
7、在学习的是第14页，共28页离子的核外电子排布离子的核外电子排布由原子电子排布由原子电子排布 从外层到里失去电子从外层到里失去电子如如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+:1s22s22p63s23p63d6离子的电子构型：离子的电子构型：2e,8e,9-17e,18e,18+2e例：例：pb2+的离子核外电子构型为的离子核外电子构型为A）6s2 B)5d106s2 C）5s25p65d106s2 D)4f145s25p65d106s2现在学习的是第15页，共28页基态与激发态基态与激发态 下列元素的电子构型，哪些为基态电子构下列元素的电子构型，哪些为基态电子构型，哪个为
8、激发态电子构型。哪个为错误型，哪个为激发态电子构型。哪个为错误的电子排布。的电子排布。A）1s22s22p5 B)1s22s22p43s1 C)1s22s32p4 D)1s22s22p63s23p63d54s1现在学习的是第16页，共28页能级组的意义能级组的意义根据原子结构理论预测；根据原子结构理论预测；第八周期将包括多少个元素第八周期将包括多少个元素能级组能级组8s25g186f147d108p6 共共50个电子，五十个元素个电子，五十个元素原子核外出现第一个原子核外出现第一个5g电子的元素其原子序数电子的元素其原子序数1188s25g1 118+3=121第第114号元素属于哪一周期，哪
9、一族号元素属于哪一周期，哪一族Rn7s25f146d107p2 第七周期，第四主族第七周期，第四主族现在学习的是第17页，共28页元素性质的周期性元素性质的周期性 1.有效核电荷Z*元素原子序数增加时，原子的有效核电荷Z*呈现周期性的变化。同一周期：短周期：从左到右，Z*显著增加。长周期：从左到右，前半部分有Z*增加 不多，后半部分显著增加。同一族：从上到下，Z*增加，但不显著。现在学习的是第18页，共28页现在学习的是第19页，共28页2.原子半径原子半径现在学习的是第20页，共28页镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加的电
10、子填入外数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更增加的电子填入外数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的大，外层电子所受到的 Z*增加的影响更小。镧系元素从增加的影响更小。镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧系镧系收缩收缩。Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu(-)Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag(-)La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au(-)现在学习的是第21页，共28页电离能变化的周期性电离能变化的周期性现在学习的是第22页，共28页同一周期：主族元素从A 到卤素，Z*增大
11、，r 减小，I 增大。其中A 的 I1 最小，稀有气体的 I1 最大；长周期中部(过渡元素)，电子依次加到次外层，Z*增加不多，r 减小缓慢，I 略有增加。N、P、As、Sb、Be、Mg电离能较大 半满，全满。同一主族：从上到下，最外层电子数相同；Z*增加不多，r 增大为主要因素，核对外层电子引力依次减弱，电子易失去，I 依次变小。现在学习的是第23页，共28页电子亲和能现在学习的是第24页，共28页 同一周期：从左到右，Z*增大，r 减小，最外层电子数依次增多，趋向于结合电子形成 8 电子结构，A 的负值增大。卤素的 A 呈现最大负值，A为正值，稀有气体的 A 为最大正值。同一主族：从上到下
12、，规律不很明显，大部分的 A 负值变小。A 的最大负值不出现在 F 原子而是 Cl 原子。现在学习的是第25页，共28页电负性 电负性电负性 表示原子形成正负离子的倾向或化合物中原子对成表示原子形成正负离子的倾向或化合物中原子对成键电子吸引能力的相对大小键电子吸引能力的相对大小(并非单独原子的性质并非单独原子的性质,受分子中所受分子中所处环境的影响处环境的影响)。有多种不同定义方法，定量标度也各不相同。有多种不同定义方法，定量标度也各不相同。原子的原子的杂杂化状化状态态 原原子子的的杂杂化化状状态态对对电电负负性性的的影影响响是是因因为为s电电子子的的钻钻穿穿效效应应比比较较强强，s轨轨道道的
13、的能能量量比比较较低低，有有较较大大的的吸吸引引电电子子的的能能力力。所所以以杂杂化化轨轨道道中中含含s成成分分越越多多，原原子子的的电电负负性性也也就就越越大大。例例如如，碳碳和和氮氮原原子子在在杂杂化化轨轨道道sp3、sp2和和sp中中s成成分分分分别别为为25%、33%、50%，相相应应的的电电负负性性分分别别为为2.48、2.75、3.29和和3.08、3.94、4.67。一一般般所所取取碳碳的的电电负负性性为为2.55，氮氮为为3.04，分分别别相相当当于于sp3杂杂化化轨轨道道的的电电负负性性。当当以以sp杂杂化化时时，碳碳的的电电负负性性值值约约接接近近于于氧氧(3.44)，氮氮
14、的的电负电负性甚至比氟性甚至比氟(3.98)还还要大。要大。现在学习的是第26页，共28页 键联原子的诱导作用 一个原子的电负性可因受周围原子诱导作用的影响而发生变化。例如，在CH3I中的碳的电负性就小于CF3I中碳的电负性。其原因在于，F(3.98)的电负性远大于H(2.2)，在F的诱导作用下，CF3I中碳的电负性增加，甚至超过了碘。结果使得在两种化合物中CI键的极性有着完全相反的方向:在 中碳带正电，而在 中碳带负电。考虑到如上述CH3和CF3基团的中心原子受其他原子影响而改变了电负性值，从而提出了基团电负性的概念。一个特定的基团有一个特定的电负性值(表)。2.583.504.323.363.763.422.613.78C6H5COOCH3NO2COOHCNOHN(CH3)2NF22.782.963.103.193.322.322.30电负性NH2CI3CBr3CCl3CF3CH3CH2CH3基团I:2.66现在学习的是第27页，共28页 原子所带电荷 电负性与电荷的关系可用式ab表示。式中为分子中原子所带的部分电荷。a、b为两个参数。其意义是:a表示中性原子的电负性(中性原子0),b为电荷参数，表示电负性随电荷而改变的变化率。大的、易极化的原子有较小的b值;小的、难以极化的原子b值较大。现在学习的是第28页，共28页