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1、第四节结束第四节结束第第5 5章章原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性5.3原子中电子原子中电子的分布的分布5.3.1多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4f6543211s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1.能级能级E1sE2sE3sE4s2.同一电子层：同一电子层：EnsEnpEndEnf近似能级图近似能级图3.同一原子，不同电子亚层有同一原子，不同电子亚层有能级交错能级交错现象：现象：“n+0.7l”值越小，原子轨道能级越低。值越小，原子轨道能级越低。E5sE4dE5p E6sE4fE5dE6p4s
2、3d E4sE3dE4p屏蔽效应屏蔽效应 将其它电子对某个电子的排斥作用归结将其它电子对某个电子的排斥作用归结为抵消了一部分核电荷的作用。为抵消了一部分核电荷的作用。钻穿效应钻穿效应 由于电子钻穿而引起能量发生变化的现象。由于电子钻穿而引起能量发生变化的现象。它是从周期系中各元素原子轨道图中归它是从周期系中各元素原子轨道图中归纳出的一般规律，所以是纳出的一般规律，所以是近似的。近似的。对近似能级图的几点说明对近似能级图的几点说明只能反映只能反映同一原子内同一原子内各原子轨道能级的各原子轨道能级的相对高低相对高低,不能比较不能比较不同元素不同元素原子轨道原子轨道能级的相对高低。能级的相对高低。遵
3、循以下三个原则：遵循以下三个原则：能量最低能量最低原理原理泡利泡利不相容不相容原理原理洪特洪特规则规则原子核外电子排布三原理原子核外电子排布三原理5.2 基态原子中电子的分布原理基态原子中电子的分布原理1.能量最低原理能量最低原理 原子为基态时，电子尽可能地分布在原子为基态时，电子尽可能地分布在能能级较低级较低的轨道上，使原子处于能级的轨道上，使原子处于能级最低状态最低状态。一个原子轨道最多能一个原子轨道最多能容纳两个电子，而且这两容纳两个电子，而且这两个电子个电子“自旋方向自旋方向”必须必须相反，即两个电子在核周相反，即两个电子在核周围出现必须相差围出现必须相差（二分二分之一周期之一周期），
4、这样才能保），这样才能保证它们间斥力最小。证它们间斥力最小。2.泡利不相容原理泡利不相容原理图图 同一原子轨道中同一原子轨道中 两个电子的排布两个电子的排布 3.洪特规则洪特规则 在同一亚层的在同一亚层的等价轨道中等价轨道中,电子尽可能地单独电子尽可能地单独分布在不同的轨道上分布在不同的轨道上,且且自旋方向相同自旋方向相同。如如7N1s22s22p31s2s2p7N1s22s22p31s2s2p洪特规则特例：洪特规则特例：等价轨道等价轨道全充满、半充满、或全空全充满、半充满、或全空的状态一的状态一般比较稳定。般比较稳定。总的排布结果是使该原子总的排布结果是使该原子系统的能量最低系统的能量最低。
5、全充满全充满p p6 6 d d10 10 f f1414半充满半充满p p3 3 d d5 5 f f7 7全空全空p p0 0 d d0 0 f f0 06s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4f6543211s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s近似能级图近似能级图5.3.3基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布结结束束17应用核外电子填入轨道应用核外电子填入轨道顺序图，根据三原理，顺序图，根据三原理，可以写出元素原子的核可以写出元素原子的核外电子分布式。外电子分布式。如如19K1s22s22p63s23p64s126Fe1s22s22p63s23
6、p63d64s2核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序1s2s2p3p3s3d4s4p4d4f5f5d5p5s6s6p6d7s7p19K1s22s22p63s23p64s1Ar4s126Fe1s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s235Br1s22s22p63s23p63d104s24p5Ar3d104s24p517Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5电子排布式电子排布式轨道表示式轨道表示式原子的电子层结构原子的电子层结构两种表示方法：两种表示方法：为了避免电子结构式过长，通常把内层电为了避免电子结构式过长，通常把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成稀有气体
7、的子已达到稀有气体结构的部分写成稀有气体的元素符号外加方括号的形式来表示，这部分称元素符号外加方括号的形式来表示，这部分称为为“原子实原子实”。(1)电子排布式电子排布式原子实原子实原子序数减去其前一周的稀有气体作为原子原子序数减去其前一周的稀有气体作为原子实，剩下的电子按实，剩下的电子按ns，(n-2)f，(n-1)d，np顺序顺序排列。排列。如如113号元素号元素Rn5f146d107s27p1用用或或表示一条原子轨道和用上下箭头分表示一条原子轨道和用上下箭头分别表示两种不同自旋方向的电子。别表示两种不同自旋方向的电子。(2)轨道表示式轨道表示式1s2s2p如如氧氧原子的轨道排布图。原子的
8、轨道排布图。以下元素原子的外层电子分布有例外以下元素原子的外层电子分布有例外 29Cu1s22s22p63s23p63d104s1全充满全充满同样有：同样有：46Pd、47Ag、79Au或或 Ar3d104s1以下元素原子的外层电子分布有例外以下元素原子的外层电子分布有例外 24Cr1s22s22p63s23p63d54s1半充满半充满同样有：同样有：42Mo、64Gd、96Cm或或 Ar3d54s1例外的还有例外的还有：41Nb、44Ru、45Rh、57La、58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、93Np。基态原子外层电子填充顺序：基态原子外层电子填充顺序：ns(n-2)
9、f(n-1)dnp5.3.4简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布例例26Fe1s22s22p63s23p63d64s2经验规律经验规律价电子电离顺序：价电子电离顺序：npns(n-1)d(n-2)fFe2+1s22s22p63s23p63d6基态原子外层电子填充顺序：基态原子外层电子填充顺序：ns(n-2)f(n-1)dnp价电子电离顺序：价电子电离顺序：npns(n-1)d(n-2)f例例29Cu1s22s22p63s23p63d104s1Cu2+1s22s22p63s23p63d9AA0一一1AAAAAA2二二3456789 10三三11 12BBBB BBBB13 14 15
10、 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103104 105 106 107 108 109 110 111 1125.3.5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
11、锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102 元素周期律和元素周期表元素周期律和元素周期表 1869年，俄国化学家门捷列夫在继承前人工作的基年，俄国化学家门捷列夫在继承前人工作的基础上，对大量实验事实进行了分析和概括。础上，对大量实验事实进行了分析和概括。他总结：元素的性质随着他总结：元素的性质随着相对原子质量的递增相对原子质量的递增而呈而呈现周期性的变化。这就是元素周期律。他还根据元素周现周期性的变化。这就是元素周期律。他还根据元素周期律编制了第一张元素周期表，把已经发现的期律编制了第一张元素周期表，把已经发现的63种元素种元素全部列入表里。
12、他预言了全部列入表里。他预言了钪、镓、锗钪、镓、锗未知元素的性质，未知元素的性质，并为这些元素在表中留下了空位。若干年后，他的预言并为这些元素在表中留下了空位。若干年后，他的预言都得到了证实。门捷列夫工作的成功，引起了科学界的都得到了证实。门捷列夫工作的成功，引起了科学界的震动。人们为了纪念它的功绩，就把元素周期表称震动。人们为了纪念它的功绩，就把元素周期表称门捷门捷列夫元素周期表。列夫元素周期表。原子核外电子分布的周期性是元素周期律的基础。原子核外电子分布的周期性是元素周期律的基础。元素周期律元素周期律 元素周期表是周期律的表现形式。元素周期表是周期律的表现形式。元素的性质随着元素的性质随着
13、原子序数原子序数（核电荷数）的（核电荷数）的递增呈现递增呈现周期性周期性的变化。的变化。1.电子层的结构与周期电子层的结构与周期元素所在的周期数等于该元素原子的电子层数。元素所在的周期数等于该元素原子的电子层数。即即周期数周期数 =最外层的主量子数最外层的主量子数 n各周期元素的数目各周期元素的数目等于相应能级组中原等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。子轨道所能容纳的电子总数。周期周期 能级组能级组 原子轨道原子轨道 电子最大容纳量电子最大容纳量 元素数目元素数目111s22各周期元素的数目各周期元素的数目等于相应能级组中原等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。子轨道所能容纳的电
14、子总数。333s3p88666s4f5d6p32322.电子层的结构与族电子层的结构与族根据区和最外层、次外层电子数确定根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s、p主族主族(A)，族号族号最外层电子数最外层电子数Ar3d104s24p2第四周期第四周期A族族区区族族d副族副族(B)族号族号(最外层次外层最外层次外层d)电子数电子数Ar3d54s1第四周期第四周期B族族ds副族副族(B)，族号族号最外层电子数最外层电子数f镧系、锕系镧系、锕系f区区元元素素s 区区 元元 素素素素p区区元元d区区元元素素ds区区元元素素3.电子层的结构与元素的分区电子层的结构与元素的分区最后一个电子填入的亚层最
15、后一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的ns亚层亚层,价电子构型价电子构型(ns1-2)s最外层的最外层的np亚层亚层,价电子构型价电子构型(ns2np1-6)p一般为次外层的一般为次外层的(n-1)d亚层亚层,价电价电子构型子构型(n-1)d1-9ns1-2d一般为次外层的一般为次外层的(n-1)d亚层亚层,且为且为d10,价电子构型价电子构型(n-1)d10ns1-2ds最后一个电子填入的亚层最后一个电子填入的亚层区区一般为倒数第三层的一般为倒数第三层的（n-2)f层层f5.3.6元素周期表元素周期表元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的
16、分布取决于该元素原子核外电子的分布例例20Ca写出电子排布式写出电子排布式1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数周期数电子层数四周期四周期最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层s区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数2AACa为第为第四四周期、周期、A族元素族元素例例24Cr写出电子排布式写出电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数周期数电子层数四周期四周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层亚层d区元素区元素族数族数(最外层最外层+次外层次外层d)电子数电子数(1+5)=6BCr为第为第四四周期、周期、B族元素族元素例例47Ag写
17、出电子排布式写出电子排布式Kr4d105s1周期数电子层数周期数电子层数五周期五周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，而而d电子数为电子数为10ds区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数1BAg为第为第五五周期、周期、IB族元素族元素例例已知某副族元素已知某副族元素G原子，最后一个电子原子，最后一个电子填入填入3d轨道，族号轨道，族号3。电子排布式电子排布式1s22s22p63s23p63d14s2周期数电子层数周期数电子层数=4最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，为为d区元素，最外层电子数区元素，最外层电子数2族数族数(最外层最外层+次外层次外层)电子数电子数3则则d电子数电子数=3-2=1第一节结束第一节结束第第3 3节节 结束结束第第5 5章章原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性