化學(xué)第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期率ppt課件

1、1第二章第二章 原子構(gòu)造與元素周期律原子構(gòu)造與元素周期律n重點(diǎn)掌握：重點(diǎn)掌握：n1、四個(gè)量子數(shù)與核外電子層構(gòu)造的關(guān)系。、四個(gè)量子數(shù)與核外電子層構(gòu)造的關(guān)系。n2、多電子原子軌道的近似能級(jí)圖。、多電子原子軌道的近似能級(jí)圖。n3、原子的電子層構(gòu)造與元素周期律的關(guān)系。、原子的電子層構(gòu)造與元素周期律的關(guān)系。n4、元素根本性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。、元素根本性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。2n在化學(xué)反響中，原子核本身并不發(fā)生變化，改在化學(xué)反響中，原子核本身并不發(fā)生變化，改動(dòng)了的只是核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀及其相互作用動(dòng)了的只是核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀及其相互作用的方式。的方式。n 由此可知，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律是由此可知，物

2、質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律是與其核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀及其分布方式親密相與其核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀及其分布方式親密相關(guān)的。關(guān)的。n 研討核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律就從最簡(jiǎn)單的、核外研討核外電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律就從最簡(jiǎn)單的、核外含有一個(gè)電子的氫原子入手。含有一個(gè)電子的氫原子入手。3 1 1 核外電子運(yùn)動(dòng)的形狀核外電子運(yùn)動(dòng)的形狀一、氫原子光譜和玻爾實(shí)際一、氫原子光譜和玻爾實(shí)際1、氫原子光譜、氫原子光譜氫原子光譜實(shí)驗(yàn)氫原子光譜實(shí)驗(yàn) 在一個(gè)焙接著兩個(gè)電極，并且抽成高真空的玻璃管內(nèi)，裝進(jìn)高純的少量氫氣，然后在電極兩端上施加很高的電壓，使氣體放電。氫原子在電場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光。假設(shè)使這種光線經(jīng)狹縫再經(jīng)過(guò)棱鏡分光后可得含有幾條譜線的線狀光

3、譜氫原子光譜。4氫原子光譜：在可見(jiàn)光區(qū)有四條比較明顯的譜線，如下圖。氫原子光譜：在可見(jiàn)光區(qū)有四條比較明顯的譜線，如下圖。 原子光譜的規(guī)律性原子光譜的規(guī)律性 1885年瑞士物理學(xué)家巴爾麥年瑞士物理學(xué)家巴爾麥Balmer在察看氫原子光在察看氫原子光譜譜線在可見(jiàn)區(qū)的頻率符合以下閱歷公式：譜譜線在可見(jiàn)區(qū)的頻率符合以下閱歷公式：)121(10289. 32215nn為大于2的正整數(shù)5n n (nm) n = 4.571014 s-1 656.3 n = 6.171014 s-1 486.1 n = 6.911014 s-1 434.16 n= 7.311014 s-1 410.2 以后，以后，Lyman

4、及及Pashen等人相繼發(fā)現(xiàn)氫原子光譜在紫外和等人相繼發(fā)現(xiàn)氫原子光譜在紫外和紅外光譜區(qū)的譜線系也可以用下式表示紅外光譜區(qū)的譜線系也可以用下式表示)11(12221nnRHn1、n2正整數(shù)正整數(shù) n2 n1RH=1.097107m-16n1=1 n2=2、3、4紫外光區(qū)譜線頻率，賴曼線系Lyman系n1=2 n2=3、4、5可見(jiàn)光區(qū)譜線頻率，巴爾麥線系Balmer系n1=3 n2=4、5、6紅外光區(qū)譜線頻率，帕邢線系Paschen系7 氫原子光譜是當(dāng)時(shí)人們所發(fā)現(xiàn)的不能用經(jīng)氫原子光譜是當(dāng)時(shí)人們所發(fā)現(xiàn)的不能用經(jīng)典實(shí)際得到稱心解釋的實(shí)驗(yàn)景象之一。很典實(shí)際得到稱心解釋的實(shí)驗(yàn)景象之一。很多人試圖解釋，為什

5、么原子在遭到激發(fā)時(shí)多人試圖解釋，為什么原子在遭到激發(fā)時(shí)會(huì)輻射能量構(gòu)成光譜，并且這種光譜是線會(huì)輻射能量構(gòu)成光譜，并且這種光譜是線狀的，而不是人們所想象的帶狀的。這一狀的，而不是人們所想象的帶狀的。這一切，直到普朗克切，直到普朗克(M.Planck)(M.Planck)提出了能量量提出了能量量子化的概念后才得以正確的解釋。子化的概念后才得以正確的解釋。81900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克研討黑體輻射景象年德國(guó)物理學(xué)家普朗克研討黑體輻射景象量子化實(shí)際量子化實(shí)際n量子化實(shí)際：能量象物質(zhì)微粒一樣是不延續(xù)的，量子化實(shí)際：能量象物質(zhì)微粒一樣是不延續(xù)的，n 它具有微小的分立的能量單位它具有微小的分立的能量單位n 量

6、子。物質(zhì)吸收或發(fā)射的能量總是量子。物質(zhì)吸收或發(fā)射的能量總是n 量子能量的整數(shù)倍量子能量的整數(shù)倍E=nhE=nhn n n h h：普朗克常數(shù)：普朗克常數(shù) 6.6266.62610-34Js10-34Jsn n n：光的頻率：光的頻率2. 能量量子化概念能量量子化概念92、玻爾實(shí)際三點(diǎn)假設(shè)、玻爾實(shí)際三點(diǎn)假設(shè) 在原子中，電子不能沿著恣在原子中，電子不能沿著恣意的軌道繞核旋轉(zhuǎn)，而只能意的軌道繞核旋轉(zhuǎn)，而只能在有確定半徑和能量的特定在有確定半徑和能量的特定軌道上運(yùn)動(dòng)，即其角動(dòng)量必軌道上運(yùn)動(dòng)，即其角動(dòng)量必需滿足：需滿足：2hMmrn玻爾的量子化條件玻爾的量子化條件m 電子的質(zhì)量電子的質(zhì)量9.1110-3

7、1Kg)v 電子的運(yùn)動(dòng)的速度電子的運(yùn)動(dòng)的速度1.0 106 m s-1)r 軌道半徑軌道半徑h 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) 6. 62610-34Jsn 量子數(shù)量子數(shù) n=1.2.3在能量量子化實(shí)際的啟發(fā)下，在能量量子化實(shí)際的啟發(fā)下，1913年丹麥數(shù)學(xué)家玻爾年丹麥數(shù)學(xué)家玻爾10 電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)能量是不同的。在離核越遠(yuǎn)的軌電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)能量是不同的。在離核越遠(yuǎn)的軌 道上，能量越高；在離核越近的軌道上，能量越低。道上，能量越高；在離核越近的軌道上，能量越低。能級(jí)：不同能量形狀的軌道。能級(jí)：不同能量形狀的軌道?；鶓B(tài)：能量最低的形狀?；鶓B(tài)：能量最低的形狀。激發(fā)態(tài)：除基態(tài)外的其他的形狀。激發(fā)態(tài)：除

8、基態(tài)外的其他的形狀。 處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，它要前往離核較近的，即能處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，它要前往離核較近的，即能量較低的能級(jí)。這時(shí)原子會(huì)以光子方式釋放出光能。光的能量較低的能級(jí)。這時(shí)原子會(huì)以光子方式釋放出光能。光的能量大小取決于兩個(gè)能級(jí)間能量之差。量大小取決于兩個(gè)能級(jí)間能量之差。21EEEh11 玻爾實(shí)際意義玻爾實(shí)際意義、玻爾實(shí)際的局限、玻爾實(shí)際的局限 沒(méi)有完全脫離經(jīng)典力學(xué)的束縛，不能解釋多電子沒(méi)有完全脫離經(jīng)典力學(xué)的束縛，不能解釋多電子原子、分子或固體的光譜；不能解釋光譜線在磁場(chǎng)原子、分子或固體的光譜；不能解釋光譜線在磁場(chǎng)中還可以分裂為幾條譜線。中還可以分裂為幾條譜線。 在以上假設(shè)的根底

9、上，玻爾勝利地解釋了氫光在以上假設(shè)的根底上，玻爾勝利地解釋了氫光譜產(chǎn)生的緣由和規(guī)律性。并從實(shí)際上證明了氫原子譜產(chǎn)生的緣由和規(guī)律性。并從實(shí)際上證明了氫原子的光譜閱歷公式。的光譜閱歷公式。緣由在于原子中的電子是微觀粒子，其運(yùn)動(dòng)方式與宏觀物體緣由在于原子中的電子是微觀粒子，其運(yùn)動(dòng)方式與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)方式有很大差別，對(duì)于電子運(yùn)動(dòng)方式特殊性的認(rèn)識(shí)是的運(yùn)動(dòng)方式有很大差別，對(duì)于電子運(yùn)動(dòng)方式特殊性的認(rèn)識(shí)是經(jīng)過(guò)對(duì)光的本質(zhì)的討論得到的。經(jīng)過(guò)對(duì)光的本質(zhì)的討論得到的。12二、核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性二、核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性1 1、光的波粒二象性、光的波粒二象性E= h nE = m c2hchcEmcp2 2、實(shí)

10、物粒子的波粒二象性、實(shí)物粒子的波粒二象性1924年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意(Louis de Broglie)提出假設(shè)：提出假設(shè)： 實(shí)物粒子、電子、原子等也具有波粒二象性。實(shí)物粒子、電子、原子等也具有波粒二象性。預(yù)言：高速運(yùn)動(dòng)的電子的波長(zhǎng)符合：預(yù)言：高速運(yùn)動(dòng)的電子的波長(zhǎng)符合：hhpmEinstein光子學(xué)說(shuō)：一束光是由具有粒子特征的光子所組成的光子學(xué)說(shuō)：一束光是由具有粒子特征的光子所組成的，能量以光的方式傳播時(shí)，其最小單位又稱光量子，也叫光，能量以光的方式傳播時(shí)，其最小單位又稱光量子，也叫光子。每一個(gè)光子的能量與光的頻率成正比，即子。每一個(gè)光子的能量與光的頻率成正比，即

11、E=hn n該預(yù)言被后來(lái)的電子衍射實(shí)驗(yàn)所證明該預(yù)言被后來(lái)的電子衍射實(shí)驗(yàn)所證明13電子衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的動(dòng)搖性。波粒電子衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的動(dòng)搖性。波粒二象性是微觀粒子的根本屬性之一。二象性是微觀粒子的根本屬性之一。14結(jié)論：結(jié)論： 波粒二象性是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征。波粒二象性是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征。 描畫電子等微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能沿用經(jīng)典的描畫電子等微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能沿用經(jīng)典的 牛頓力學(xué)，而要用量子力學(xué)。牛頓力學(xué)，而要用量子力學(xué)。3 3、海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理、海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理 1927 1927年，德國(guó)的海森堡年，德國(guó)的海森堡W. HeisenbergW. Heisenberg提出了測(cè)不提出了測(cè)不準(zhǔn)原

12、理：不能夠同時(shí)準(zhǔn)確確實(shí)定任一微粒的動(dòng)量或速度準(zhǔn)原理：不能夠同時(shí)準(zhǔn)確確實(shí)定任一微粒的動(dòng)量或速度和位置。和位置。 15數(shù)學(xué)表達(dá)式為：數(shù)學(xué)表達(dá)式為：2hpx或：或：vmhx2x粒子位置的不準(zhǔn)量粒子位置的不準(zhǔn)量p 粒子動(dòng)量的不準(zhǔn)量粒子動(dòng)量的不準(zhǔn)量v 粒子運(yùn)動(dòng)速度的不準(zhǔn)量粒子運(yùn)動(dòng)速度的不準(zhǔn)量含義：粒子在某一方向上位置的不準(zhǔn)量和此方向上動(dòng)量含義：粒子在某一方向上位置的不準(zhǔn)量和此方向上動(dòng)量 的不準(zhǔn)量的乘積一定大于或等于常數(shù)的不準(zhǔn)量的乘積一定大于或等于常數(shù) h/2 。也。也 就是說(shuō)，粒子位置的測(cè)定準(zhǔn)確度愈大就是說(shuō)，粒子位置的測(cè)定準(zhǔn)確度愈大 x愈愈 小，那么其相應(yīng)的動(dòng)量的準(zhǔn)確度就愈小小，那么其相應(yīng)的動(dòng)量的準(zhǔn)確度

13、就愈小 p愈愈 大。反之亦然。大。反之亦然。16n1、波函數(shù)和原子軌道、波函數(shù)和原子軌道n 微粒的動(dòng)搖方程微粒的動(dòng)搖方程薛定諤方程薛定諤方程 1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤.Schrodinger，提出了薛定諤方程，其普通方式是：0)(822222222VEhmzyx 波函數(shù)，是空間坐標(biāo)波函數(shù)，是空間坐標(biāo) x、y、z的函數(shù)的函數(shù)E 體系的總能量體系的總能量V 勢(shì)能，它和被研討粒子的詳細(xì)處境有關(guān)。勢(shì)能，它和被研討粒子的詳細(xì)處境有關(guān)。m 粒子的質(zhì)量。粒子的質(zhì)量。17222cossinsincossinzyxrrzryrx變換后，薛定諤方程為：變換后，薛定諤方程為：0)(8sin1)(sinsin

14、1)(122222222 VEhmrrrrrr 18令：令：),()(),(YrRr其中其中 R(r) 波函數(shù)的徑向部分波函數(shù)的徑向部分 Y(,) 波函數(shù)的角度部分波函數(shù)的角度部分波函數(shù)的數(shù)學(xué)解很多，但要得到電子運(yùn)動(dòng)形狀的合理的解，波函數(shù)的數(shù)學(xué)解很多，但要得到電子運(yùn)動(dòng)形狀的合理的解，需求引入需求引入n, l , m 三個(gè)參數(shù)，這三個(gè)參數(shù)的取值是不延續(xù)的，三個(gè)參數(shù)，這三個(gè)參數(shù)的取值是不延續(xù)的，稱為量子數(shù)。所以稱為量子數(shù)。所以是一個(gè)三變數(shù)是一個(gè)三變數(shù) r, , 和三參數(shù)和三參數(shù)n、l、m 的函數(shù)。對(duì)應(yīng)于一組合理的的函數(shù)。對(duì)應(yīng)于一組合理的n、l、m取值那么有一個(gè)確取值那么有一個(gè)確定的波函數(shù)定的波函數(shù)

15、r, , )n,l,m，也稱為一個(gè)原子軌道電，也稱為一個(gè)原子軌道電子在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率大于子在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率大于90%，即電子在空間的一，即電子在空間的一種運(yùn)動(dòng)形狀。同時(shí)還求出了對(duì)應(yīng)于每一個(gè)種運(yùn)動(dòng)形狀。同時(shí)還求出了對(duì)應(yīng)于每一個(gè)r, , )n,l,m 的特有的能量的特有的能量E值。值。E就是電子在這個(gè)穩(wěn)定形狀時(shí)就是電子在這個(gè)穩(wěn)定形狀時(shí)的能量。的能量。19例： n=1 l=0 m=0 4110 .0 .1BreAJE18110179. 2n=2 l=1 m=0cos432/20 .1 .2BrreAJE18210545. 0后來(lái)研討發(fā)現(xiàn)，電子本身還有自旋運(yùn)動(dòng)，后來(lái)研討發(fā)現(xiàn)，電子本身還有自旋運(yùn)

16、動(dòng)，用第四個(gè)量子數(shù)用第四個(gè)量子數(shù)ms表示。所以要準(zhǔn)確描畫表示。所以要準(zhǔn)確描畫一個(gè)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)形狀，需求四一個(gè)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)形狀，需求四個(gè)量子數(shù)。個(gè)量子數(shù)。202 2、四個(gè)量子數(shù)、四個(gè)量子數(shù) 主量子數(shù)主量子數(shù)(n) (n) 解方程最先確定的參數(shù)解方程最先確定的參數(shù) 主量子數(shù)主量子數(shù)n n的取值為的取值為1 1，2 2，3 3n n等自然數(shù)。等自然數(shù)。意義：意義：a a、用它來(lái)描畫電子離核的遠(yuǎn)近，或者說(shuō)它是決議電、用它來(lái)描畫電子離核的遠(yuǎn)近，或者說(shuō)它是決議電子層數(shù)的。子層數(shù)的。例例 n=1 n=1 代表電子離核最近，屬第一電子層；代表電子離核最近，屬第一電子層； n=2 n=2 代表電

17、子離核的間隔比第一層稍遠(yuǎn)，屬第代表電子離核的間隔比第一層稍遠(yuǎn)，屬第二層；二層； 依次類推。依次類推。n n越大，電子離核的平均間隔越遠(yuǎn)。越大，電子離核的平均間隔越遠(yuǎn)。光譜學(xué)上通常用光譜學(xué)上通常用 K K、L L、M M、N N、O O、P P 代表代表 n=1 n=1、2 2、 3 3、4 4、5 5、6 6 等等電子層。電子層。21b、主量子數(shù)、主量子數(shù)n是決議電子能量高低的重要要素。是決議電子能量高低的重要要素。 對(duì)單電子原子或離子來(lái)說(shuō)，對(duì)單電子原子或離子來(lái)說(shuō)，n值越大，電子的能量值越大，電子的能量越高。越高。 角量子數(shù)角量子數(shù)l l 電子在原子核外運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)電子在原子核外運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量的大

18、小。量的大小。 l只能取小于n的正整數(shù)：l=0、1、2、3、n-1意義：角量子數(shù)表示原子軌道或電子云外形，而在多電子原子中又和主量子數(shù)一同決議電子的能級(jí)。 l01234光譜學(xué)符號(hào)光譜學(xué)符號(hào)spdfg22例：例：l = 0 sl = 0 s軌道，其軌道或電子云呈球形分布。軌道，其軌道或電子云呈球形分布。 l = 1 p l = 1 p軌道，其軌道或電子云呈啞鈴形分軌道，其軌道或電子云呈啞鈴形分布。布。 l = 2 d l = 2 d軌道，其軌道或電子云呈花瓣形分軌道，其軌道或電子云呈花瓣形分布。布。結(jié)論：用主量子數(shù)結(jié)論：用主量子數(shù)n表示電子層時(shí)，那么角量子數(shù)表示電子層時(shí)，那么角量子數(shù)l 表示同一

19、表示同一 電子層中不同形狀的亞層。電子層中不同形狀的亞層。n、l與電子層、亞層的關(guān)系：與電子層、亞層的關(guān)系：假設(shè)假設(shè)n=1，那么，那么l=0，當(dāng)，當(dāng)n=2時(shí)，時(shí)，l=0，1，當(dāng)，當(dāng)n=3時(shí)時(shí)，l=0，1，2。也就是說(shuō)，在第。也就是說(shuō)，在第n電子層中，有電子層中，有n個(gè)個(gè)l值值2324 磁量子數(shù)磁量子數(shù)m)m)同一亞層中原子軌道對(duì)原子核的取向同一亞層中原子軌道對(duì)原子核的取向m= -l0+l，共2l+1個(gè)意義：意義： m取值的個(gè)數(shù)代表了指定電子亞層中波函取值的個(gè)數(shù)代表了指定電子亞層中波函數(shù)或原子軌道的個(gè)數(shù)及原子軌道在三維空間的伸展數(shù)或原子軌道的個(gè)數(shù)及原子軌道在三維空間的伸展方向。方向。磁量子數(shù)磁量

20、子數(shù)m與角量子數(shù)與角量子數(shù)l及空間運(yùn)動(dòng)形狀的關(guān)系：及空間運(yùn)動(dòng)形狀的關(guān)系：25不同不同n, l, mn, l, m取值的波函數(shù)模擬圖象原子軌道取值的波函數(shù)模擬圖象原子軌道n=1 l=0n=2 l=1n=3 l=226闡明：闡明：等價(jià)軌道：這些在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下能量相等的軌等價(jià)軌道：這些在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下能量相等的軌 道稱為等價(jià)軌道。簡(jiǎn)并軌道道稱為等價(jià)軌道。簡(jiǎn)并軌道例：例： n=2 l=0 m=0 表示的原子軌道位于核外第二層，呈球形對(duì)稱分布，表示的原子軌道位于核外第二層，呈球形對(duì)稱分布， 即即2s軌道軌道 n=3 l=1 m=0 表示的原子軌道位于核外第三層，呈啞鈴形沿表示的原子軌道位于核外第三

21、層，呈啞鈴形沿z軸方向軸方向 分布，即分布，即3pz軌道。軌道。綜上所述：綜上所述： 一組合理的一組合理的n、l、m,可確定一個(gè)原子軌道離核的遠(yuǎn)近、可確定一個(gè)原子軌道離核的遠(yuǎn)近、外形和伸展方向。外形和伸展方向。27 自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)(ms)(ms)電子本身的自旋運(yùn)動(dòng)電子本身的自旋運(yùn)動(dòng) 電子自旋有順時(shí)針和反時(shí)針的兩個(gè)方向，通常用和表示。ms是不依賴于其它三個(gè)量子數(shù)的獨(dú)立量取值為+1/2、-1/2。 綜上所說(shuō)， 要完好表示個(gè)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)形狀，必需同時(shí)指明四個(gè)量子數(shù)n、l、m和ms。而三個(gè)量子數(shù)n、l、m可以確定一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)形狀。28n稱為電子層或能層;l成為能級(jí)；m稱為原子軌道。如第二

22、電子層有兩個(gè)能級(jí)，第一個(gè)能級(jí)是s能級(jí)，有一個(gè)原子軌道；第二個(gè)能級(jí)是p能級(jí)，有三個(gè)原子軌道29Name名稱名稱Symbol符號(hào)符號(hào)Values取值取值Meaning表示表示Indicates指明指明principle主量子數(shù)主量子數(shù)n1, 2, shell, 電子層電子層energy 能層能層size離核遠(yuǎn)近離核遠(yuǎn)近Orbital angular momentum角量子數(shù)角量子數(shù)l0, 1, n-1subshell energy亞層能級(jí)亞層能級(jí)shape形狀形狀 magnetic磁量子數(shù)磁量子數(shù)m0, 1, 2, , lorbitals of subshell亞層軌亞層軌道道direction方

23、向方向Spin magnetic自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù)ms+1/2, -1/2spin state自旋狀態(tài)自旋狀態(tài)Spin direction自旋方向自旋方向四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)30主量子數(shù)主量子數(shù) n角量子數(shù)角量子數(shù) l磁量子數(shù)磁量子數(shù) m自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù) ms電子運(yùn)動(dòng)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)取值取值/電子電子層層取值取值能級(jí)能級(jí)符號(hào)符號(hào)取值取值原子軌道原子軌道取值取值符號(hào)符號(hào)符號(hào)符號(hào)總數(shù)總數(shù)101s01s1 1/22202s02s4 1/2812p02pz 1/2 12px 1/22py 1/2四個(gè)量子數(shù)和電子運(yùn)動(dòng)形狀四個(gè)量子數(shù)和電子運(yùn)動(dòng)形狀結(jié)論：同一原子中，不能夠有運(yùn)動(dòng)形狀完全一樣

24、的電子存在結(jié)論：同一原子中，不能夠有運(yùn)動(dòng)形狀完全一樣的電子存在，即同一原子中各個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)不能夠完全一樣。，即同一原子中各個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)不能夠完全一樣。313、波函數(shù)、波函數(shù)(原子軌道原子軌道)及概率密度函數(shù)及概率密度函數(shù)(電子云電子云)圖圖原子軌道：原子軌道： 原子在不同原子在不同(n (n 、l l 、m)m)下的波函數(shù)叫下的波函數(shù)叫做不同的原子軌道。做不同的原子軌道。例：例： 1,0,0就是就是1s軌道，也可以表示為軌道，也可以表示為1s 2,0,0就是就是2s軌道，也可以表示為軌道，也可以表示為2s 2,1,0就是就是2pz軌道，也可以表示為軌道，也可以表示為2pz 闡明：

25、原子軌道只是代表原子中電子運(yùn)動(dòng)形狀的一個(gè)函數(shù)，代表原子核外電子的一種空間運(yùn)動(dòng)形狀。每一種原子軌道即每一個(gè)波函數(shù)都有與之相對(duì)應(yīng)的能量每一種原子軌道即每一個(gè)波函數(shù)都有與之相對(duì)應(yīng)的能量E。 波函數(shù)絕對(duì)值的平方有著明確的物理意義。波函數(shù)絕對(duì)值的平方有著明確的物理意義。32| |2 : 它表示空間某處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率，它表示空間某處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率，即概即概 率密度。率密度。 | |2 的空間圖象就是電子云。的空間圖象就是電子云。335 5、波函數(shù)的空間圖象、波函數(shù)的空間圖象 r, , )= R(r)Y( , ) 徑向部分徑向部分 角度部分角度部分徑向分布：當(dāng)徑向分布：當(dāng),一定時(shí)，波函數(shù)

26、的徑向部分一定時(shí)，波函數(shù)的徑向部分R(r)隨隨r變變 化的圖形，叫波函數(shù)的徑向分布圖?；膱D形，叫波函數(shù)的徑向分布圖。角度分布：波函數(shù)的角度部分角度分布：波函數(shù)的角度部分Y(,)隨隨,的變化圖形叫的變化圖形叫 函數(shù)的角度分布圖。也稱原子軌道角度分布圖。函數(shù)的角度分布圖。也稱原子軌道角度分布圖。 例：氫原子的基態(tài)例：氫原子的基態(tài) n=1 l=0 m=00/3011),()(arseaYrR340/3012)(arearR052.9pma ，玻爾半徑徑向分布：當(dāng)徑向分布：當(dāng)r r從從00時(shí)，時(shí)，R R從從01230a角度分布：41),(Y由圖可見(jiàn)，由圖可見(jiàn)，s 軌道的徑向分布與軌道的徑向分布與 p

27、，d 明顯不同，明顯不同， s 軌軌道離核越近時(shí)，正值越大，道離核越近時(shí)，正值越大，1s 只取正值，只取正值， 2s 圖形由圖形由正變負(fù)，正變負(fù)， 3s 由正負(fù)正的變化。由正負(fù)正的變化。 2 p ,3 p ,3 d 原原子軌道的徑向部分離核較近，徑向函數(shù)值為零。徑向子軌道的徑向部分離核較近，徑向函數(shù)值為零。徑向函數(shù)值為零的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，顯然節(jié)點(diǎn)數(shù)等于函數(shù)值為零的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，顯然節(jié)點(diǎn)數(shù)等于 n - l -1 。 36例例2、n=2 l=1 m=0cos432/22 BrpreAz波函數(shù)：cos43),(Y角度分布：+-+-+37+波函數(shù)的角度分布圖與波函數(shù)的角度分布圖與n值無(wú)關(guān)值無(wú)關(guān)386 6、電

28、子云的角度分布和徑向分布、電子云的角度分布和徑向分布n 電子云的角度分布n | |2的角度部分 Y(,) 2n電子云的角度分布圖：n 對(duì)電子云的角度部分Y 2(,)隨角度(,)的變化作圖，這圖形稱電子云的角度分布圖。n例：pz電子云的角度部分n Y pz 2 = cos2 3/4n Y 2 作圖即得電子云的角度分布圖3940n電子云的角度分布與原子軌道的角度分布圖形類電子云的角度分布與原子軌道的角度分布圖形類似，主要區(qū)別：似，主要區(qū)別： 電子云的角度分布圖比原子軌道的角度分布圖要瘦一些。電子云的角度分布圖比原子軌道的角度分布圖要瘦一些。 緣由：緣由：Y 值小于值小于1，而，而 Y 2值更小值更

29、小 原子軌道角度分布圖有正、負(fù)號(hào)之分，而電子云角度原子軌道角度分布圖有正、負(fù)號(hào)之分，而電子云角度 分布圖上均為正值。分布圖上均為正值。 緣由：緣由：Y 值有正負(fù)，但值有正負(fù)，但 Y 2都是正值。都是正值。 電子云的徑向密度分布電子云的徑向密度分布 電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的概率密度隨電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的概率密度隨半徑半徑 r r 變化時(shí)的分布情況。變化時(shí)的分布情況。 41424344球殼體積球殼體積dV=4r2dr，D(r) 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo) 電子云的徑向分布電子云的徑向分布r 橫坐標(biāo)橫坐標(biāo) 22n,l( )( )4D rR rr3 3 電子云的徑向分布電子云的徑向分布 電子云的徑向分布

30、，是指電子在原子核外間隔為電子云的徑向分布，是指電子在原子核外間隔為 r r 的一薄層球殼中出現(xiàn)的概率隨半徑的一薄層球殼中出現(xiàn)的概率隨半徑 r r 變化時(shí)的分變化時(shí)的分布情況。布情況。 45氫原子各種形狀的徑向分布圖氫原子各種形狀的徑向分布圖46471 1、屏蔽效應(yīng)、屏蔽效應(yīng)氫原子：核電荷氫原子：核電荷 Z = 1 Z = 1，核外只需一個(gè)電子。，核外只需一個(gè)電子。 只存在這個(gè)電子與核之間的作用力。只存在這個(gè)電子與核之間的作用力。 在多電子原子中，一個(gè)電子不僅遭到原子核的引力而且還要遭到其它電子的斥力。) 1(6 .1322ZeVnZE+3+32 2 原子核外電子的排布和元素周期系原子核外電子

31、的排布和元素周期系48 內(nèi)層電子的排斥作用思索為對(duì)核電荷的抵銷或屏蔽，相當(dāng)于使核有效電荷數(shù)的減小。 即：即：Z* = Z - Z* 有效核電荷數(shù)有效核電荷數(shù) Z 核電荷數(shù)核電荷數(shù) 屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù) 的含義：它代表由于電子間的斥力而使原子核電荷減的含義：它代表由于電子間的斥力而使原子核電荷減 小的部分。小的部分。 屏蔽效應(yīng)：由于其它電子對(duì)某一電子的排斥作用而抵屏蔽效應(yīng)：由于其它電子對(duì)某一電子的排斥作用而抵消了一消了一 部分核電荷，從而使有效核電荷降低，減弱了部分核電荷，從而使有效核電荷降低，減弱了原原 子核對(duì)該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽作用。子核對(duì)該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽作用。 多電子原

32、子中的一個(gè)電子：多電子原子中的一個(gè)電子：eVnZE22)(6 .13492、斯萊脫、斯萊脫Slater)規(guī)那么：規(guī)那么：將原子中的電子分成如下幾組：將原子中的電子分成如下幾組：1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) (4d) (4f) (5s,5p) (1) 位于被屏蔽電子右邊的各組，對(duì)被屏蔽電子的位于被屏蔽電子右邊的各組，對(duì)被屏蔽電子的 0， 可以近似地以為外層電子對(duì)內(nèi)層電子沒(méi)有屏蔽作用?？梢越频匾詾橥鈱与娮訉?duì)內(nèi)層電子沒(méi)有屏蔽作用。 (2) 1s軌道上的2個(gè)電子之間的 0.30，其它主量子數(shù) 一樣的各分層電子之間的 0.35。 (3) 被屏蔽的電子為ns或np時(shí)，

33、那么主量子數(shù)為(n-1) 的各 電子對(duì)它們的 0.85的，而小于(n-1)的各電子對(duì) 它們的 = 1.00。 (4) 被屏蔽的電子為被屏蔽的電子為nd或或nf時(shí)，那么位于它左邊各組電子對(duì)時(shí)，那么位于它左邊各組電子對(duì) 它的屏蔽常數(shù)它的屏蔽常數(shù)1.00 。50例例1 1、計(jì)算鋁原子中，其它電子對(duì)一個(gè)、計(jì)算鋁原子中，其它電子對(duì)一個(gè)3p3p電子的電子的值。值。解：解：鋁原子的電子排布：鋁原子的電子排布：1s2 2s2 2p6 3s2 3p1分組：分組： 1s)2 2s 2p)8 (3s 3p)3 = 0.352 + 0.858 + 1.002 = 9.5051)(7 .1433)25.1121(6 .

34、13)(6 .1322223eVnZEs3d電子的電子的 = 1.0018 = 18.003s電子的電子的 = 0.357 + 0.858 + 1.002 = 11.25分組：分組：1s)2 2s 2p)8 (3s 3p)8 (3d)1 (4s 4p)21s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 例例2 2、 計(jì)算鈧原子中一個(gè)計(jì)算鈧原子中一個(gè)3s3s電子和一個(gè)電子和一個(gè)3d3d電子各電子各 自的能量。自的能量。解：電子排布情況為：解：電子排布情況為：)(6 .133)00.1821(6 .13)(6 .1322223eVnZEd523 3、能級(jí)交錯(cuò)與穿透效應(yīng)、能級(jí)交錯(cuò)與穿透效應(yīng)例例

35、3、 計(jì)算計(jì)算K原子的最后一個(gè)電子，處在原子的最后一個(gè)電子，處在3d或或4s軌道上時(shí)，軌道上時(shí)，其有效核電荷的大小。知其有效核電荷的大小。知K的原子序數(shù)為的原子序數(shù)為19。解：解：(1) 最后一個(gè)電子填充在最后一個(gè)電子填充在3d軌道上時(shí)：軌道上時(shí)：2881(1s) (2s2p) (3s3p) (3d)18 1.0018 3d113.61.51 eV9E (2) 最后一個(gè)電子填充在4s軌道上時(shí)：2881(1s) (2s2p) (3s3p) (3d)(4s4p)8 0.85 10 1.0016.8 24s2.213.64.11 eV16E 53穿透作用：外層電子滲入內(nèi)層空間而接近原子核穿透作用：外

36、層電子滲入內(nèi)層空間而接近原子核 的作用叫鉆穿作用。的作用叫鉆穿作用。54結(jié)論：鉆穿作用越大的電子的能量越低。結(jié)論：鉆穿作用越大的電子的能量越低。 軌道能量次序?yàn)檐壍滥芰看涡驗(yàn)?s4p4d4f的緣由，就是電子的緣由，就是電子云徑向分布不同，鉆穿效應(yīng)依云徑向分布不同，鉆穿效應(yīng)依4s4p4d4f順序減順序減小的結(jié)果。這就解釋了小的結(jié)果。這就解釋了n一樣的各軌道能量次序?yàn)橐粯拥母鬈壍滥芰看涡驗(yàn)閚snp nd nf的緣由。的緣由。 當(dāng)當(dāng)n n、l l都不同時(shí)，有能夠發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)景象都不同時(shí)，有能夠發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)景象. .例如例如鮑林的軌道近似能級(jí)圖中，鮑林的軌道近似能級(jí)圖中，E4sE4s低于低于E3dE3

37、d。小結(jié)：屏蔽效應(yīng)是其它電子對(duì)某選定電子的屏蔽作小結(jié)：屏蔽效應(yīng)是其它電子對(duì)某選定電子的屏蔽作 用。鉆穿效應(yīng)是某選定電子逃避其它電子的用。鉆穿效應(yīng)是某選定電子逃避其它電子的 屏蔽作用。屏蔽作用。55鮑林的原子軌道近似能級(jí)圖鮑林的原子軌道近似能級(jí)圖56近似能級(jí)圖特點(diǎn)：近似能級(jí)圖特點(diǎn)： 近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低，而不是按原子軌近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量高低，而不是按原子軌 道離核的遠(yuǎn)近順序陳列的。道離核的遠(yuǎn)近順序陳列的。能級(jí)組：能量相近的能級(jí)劃為一組，稱為能級(jí)組。能級(jí)組：能量相近的能級(jí)劃為一組，稱為能級(jí)組。 角量子數(shù)角量子數(shù)l l一樣而主量子數(shù)不同的能級(jí)，其能量次序由一樣而主量子數(shù)不同的能

38、級(jí)，其能量次序由主量子數(shù)主量子數(shù)n n決議，決議，n n越大能量越高。越大能量越高。例：例：緣由：緣由：n n越大，電子離核越遠(yuǎn)，核對(duì)電子吸引越弱。越大，電子離核越遠(yuǎn)，核對(duì)電子吸引越弱。 主量子數(shù)主量子數(shù) n 一樣而角量子數(shù)一樣而角量子數(shù) l 不同的能級(jí)，其能量隨不同的能級(jí)，其能量隨 l 值增大而升高。值增大而升高。例：例：緣由：發(fā)生能級(jí)分裂景象。緣由：發(fā)生能級(jí)分裂景象。57 主量子數(shù)主量子數(shù)n n和角量子數(shù)和角量子數(shù)l l同時(shí)變動(dòng)時(shí)，能級(jí)的能量次序同時(shí)變動(dòng)時(shí)，能級(jí)的能量次序 是比較復(fù)雜的。是比較復(fù)雜的。例：E4sE3dE4p, E5sE4dE5p, E6sE4fE5d E6p,緣由：發(fā)生能級(jí)

39、交錯(cuò)景象。緣由：發(fā)生能級(jí)交錯(cuò)景象。58(1)能量最低原理能量最低原理 原子處于基態(tài)時(shí)，核外電子總是盡能夠分布在原子處于基態(tài)時(shí)，核外電子總是盡能夠分布在能量最低的軌道上，以使原子處于能量最低形狀。能量最低的軌道上，以使原子處于能量最低形狀。(2) (2) 保里原理保里原理 保里不相容原理保里不相容原理 在同一原子中沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全對(duì)應(yīng)一樣在同一原子中沒(méi)有四個(gè)量子數(shù)完全對(duì)應(yīng)一樣的電子，或者說(shuō)在同一個(gè)原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)形狀完全的電子，或者說(shuō)在同一個(gè)原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)形狀完全一樣的電子。一樣的電子。59電子填入軌道的次序圖電子填入軌道的次序圖60例如：氦原子例如：氦原子1s軌道中的兩個(gè)電子軌道中的兩個(gè)電子一

40、個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)：一個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)：n=1 l=0 m=0 ms= +1/2另一個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)：另一個(gè)電子的四個(gè)量子數(shù)：n=1 l=0 m=0 ms=-1/2結(jié)論：結(jié)論： 每一種運(yùn)動(dòng)形狀的電子只能有一個(gè)。每一種運(yùn)動(dòng)形狀的電子只能有一個(gè)。 每一個(gè)原子軌道中最多只能包容兩個(gè)自旋不同每一個(gè)原子軌道中最多只能包容兩個(gè)自旋不同 的電子。的電子。 s、p、d、f各亞層中分別最多能包容各亞層中分別最多能包容2、6、10， 14個(gè)電子。個(gè)電子。 各電子層中電子的最大容量為各電子層中電子的最大容量為2n22n2個(gè)。個(gè)。 61 洪特規(guī)那么洪特規(guī)那么洪特規(guī)那么：電子分布到能量一樣的等價(jià)軌道時(shí)，洪特規(guī)那么：

41、電子分布到能量一樣的等價(jià)軌道時(shí)，總總 是盡先以自旋一樣的方向，單獨(dú)占據(jù)能是盡先以自旋一樣的方向，單獨(dú)占據(jù)能 量一樣的軌道。量一樣的軌道。 洪特規(guī)那么特例：等價(jià)軌道全充溢、半充溢或全空的形狀是洪特規(guī)那么特例：等價(jià)軌道全充溢、半充溢或全空的形狀是比比 較穩(wěn)定的。較穩(wěn)定的。全充溢：全充溢： p 6 d 10 f 14 p 6 d 10 f 14半充溢：半充溢： p 3 d 5 f 7 p 3 d 5 f 7 全空：全空： p 0 d 0 f 0 p 0 d 0 f 062例例1、 氮原子的電子排布式為：氮原子的電子排布式為：1s2 2s2 2p3 1s2s2p例例2、氖原子的電子排布式為：、氖原子的

42、電子排布式為： 1s2 2s2 2p62s2p1s軌道排布式軌道排布式軌道排布式軌道排布式63例例3 3、鈉原子、鈉原子鈉原子的電子構(gòu)造式為：鈉原子的電子構(gòu)造式為：1s2 2s2 2p6 3s1 通常把內(nèi)層電子已到達(dá)稀有氣體構(gòu)造的部分寫成“原子實(shí)，并以稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)來(lái)表示。例：鈉的電子構(gòu)造式為：例：鈉的電子構(gòu)造式為：Ne3s1Ne3s1 電子排布式 價(jià)電子層構(gòu)型82Pb:Xe4f145d106s26p2 6s26p235Br:Ar3d104s24p5 4s24p564En,l n+0.7l652 2、原子的電子層構(gòu)造和元素周期性、原子的電子層構(gòu)造和元素周期性2原子的電子層構(gòu)造與周

43、期的關(guān)系原子的電子層構(gòu)造與周期的關(guān)系周期周期 特點(diǎn)特點(diǎn) 能級(jí)組序數(shù)能級(jí)組序數(shù) 能級(jí)數(shù)能級(jí)數(shù) 原子軌道數(shù)原子軌道數(shù) 元素種類數(shù)元素種類數(shù) 1 特短周期特短周期 1 1個(gè)個(gè) 1個(gè)個(gè) 2種種 2 短周期短周期 2 2個(gè)個(gè) 4個(gè)個(gè) 8種種 3 短周期短周期 3 2個(gè)個(gè) 4個(gè)個(gè) 8種種 4 長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期 4 3個(gè)個(gè) 9個(gè)個(gè) 18種種 5 長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期 5 3個(gè)個(gè) 9個(gè)個(gè) 18種種 6 專長(zhǎng)周期專長(zhǎng)周期 6 4個(gè)個(gè) 16個(gè)個(gè) 32種種 7 專長(zhǎng)周期專長(zhǎng)周期 7 4個(gè)個(gè) 16個(gè)個(gè) 應(yīng)有應(yīng)有 32種種66 周期數(shù)周期數(shù)=最大主量子數(shù)最大主量子數(shù)n=最高能級(jí)組所在的組最高能級(jí)組所在的組數(shù)。數(shù)。26Fe: Ar

44、3d6 4s2 各周期元素的數(shù)目各周期元素的數(shù)目=相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道所相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道所能包容的電子總數(shù)能包容的電子總數(shù)2m。 (3)電子排布式的書寫次序與電子先后填充的次電子排布式的書寫次序與電子先后填充的次序并不完全一致，另外原子失去電子普通是先失去序并不完全一致，另外原子失去電子普通是先失去最外層電子。最外層電子。 (4) 元素的性質(zhì)主要決議于最外層電子，其化學(xué)性元素的性質(zhì)主要決議于最外層電子，其化學(xué)性質(zhì)取決于它的外圍電子層的構(gòu)造。質(zhì)取決于它的外圍電子層的構(gòu)造。67 原子的電子層構(gòu)造與族的關(guān)系原子的電子層構(gòu)造與族的關(guān)系主族元素：最外層的電子數(shù)主族元素：最外層的電子數(shù)(ns+np)，

45、最高氧化態(tài)。，最高氧化態(tài)。副族元素：副族元素： B-B=(n-1)d+ns的電子數(shù)；的電子數(shù)； B、B=最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)ns1-2即價(jià)電子層構(gòu)造類型即價(jià)電子層構(gòu)造類型(最外層和次外層最外層和次外層d電子電子)決議族數(shù)決議族數(shù)68 原子的電子層構(gòu)造與元素的分區(qū)原子的電子層構(gòu)造與元素的分區(qū) 元素的最后一個(gè)電子填充的軌道元素的最后一個(gè)電子填充的軌道IAIAIIAIIABB VIIBVIIB、VIIIVIIIIBIB BBO OA A VIIA VIIALa 系系A(chǔ)c 系系S S區(qū)區(qū)d d區(qū)區(qū)dsds區(qū)區(qū)p p區(qū)區(qū)f f區(qū)區(qū)69s區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在s軌道上，價(jià)電子

46、構(gòu)型為軌道上，價(jià)電子構(gòu)型為 ns12，包括堿金屬和堿土金屬，包括堿金屬和堿土金屬.p區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在p軌道上，價(jià)電子構(gòu)型為軌道上，價(jià)電子構(gòu)型為ns2np16，包括，包括A A 和零族。和零族。d區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在次外層的區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在次外層的d軌道上，價(jià)電軌道上，價(jià)電子構(gòu)型為子構(gòu)型為 (n-1)d19ns12，包括，包括B B和和。ds區(qū)元素：價(jià)電子構(gòu)型為區(qū)元素：價(jià)電子構(gòu)型為(n-1)d10ns 12，包括，包括IB、B ，它與，它與s區(qū)不同，它的次外層區(qū)不同，它的次外層d軌道上充溢電子。軌道上充溢電子。f區(qū)元素：最后一個(gè)電子排在倒數(shù)第三層的區(qū)元

47、素：最后一個(gè)電子排在倒數(shù)第三層的f軌道上，軌道上，價(jià)電子構(gòu)型普通為價(jià)電子構(gòu)型普通為(n-2)f114d0-2ns2，包括，包括La系和系和Ac系系703 3 元素某些性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系元素某些性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系一、原子半徑一、原子半徑1、原子半徑的類型、原子半徑的類型由于原子電子層構(gòu)造呈現(xiàn)周期性，因此與電子層構(gòu)造由于原子電子層構(gòu)造呈現(xiàn)周期性，因此與電子層構(gòu)造有關(guān)的元素的根本性質(zhì)如：原子半徑、電離能、電子有關(guān)的元素的根本性質(zhì)如：原子半徑、電離能、電子親合能、電負(fù)性等也呈現(xiàn)明顯的周期性。親合能、電負(fù)性等也呈現(xiàn)明顯的周期性。 實(shí)際上，原子半徑是指最外層電子到原子核的間實(shí)際上，原子半徑是指最外層電

48、子到原子核的間隔。因電子的運(yùn)動(dòng)無(wú)固定軌道，所以丈量的是相鄰隔。因電子的運(yùn)動(dòng)無(wú)固定軌道，所以丈量的是相鄰原子之間相互作用到達(dá)平衡后的核間距。原子之間相互作用到達(dá)平衡后的核間距。71 范德華半徑范德華半徑 原子的共價(jià)半徑原子的共價(jià)半徑 同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵銜接時(shí)，它們核間間隔同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵銜接時(shí)，它們核間間隔的一半叫做原子的共價(jià)半徑。的一半叫做原子的共價(jià)半徑。 原子的金屬半徑原子的金屬半徑 在金屬單質(zhì)的晶體中，相鄰兩原子核間間隔的一半稱在金屬單質(zhì)的晶體中，相鄰兩原子核間間隔的一半稱為該原子的金屬半徑。為該原子的金屬半徑。 范德華半徑范德華半徑 當(dāng)兩個(gè)原子之間沒(méi)有構(gòu)成化學(xué)健而只

49、靠分子間作用力當(dāng)兩個(gè)原子之間沒(méi)有構(gòu)成化學(xué)健而只靠分子間作用力即范德華力相互接近時(shí)，兩原子核間間隔的一半，即為范即范德華力相互接近時(shí)，兩原子核間間隔的一半，即為范德華半徑。德華半徑。722 2、原子半徑在周期中的變化、原子半徑在周期中的變化短周期：從左到右原子半徑明顯減小。短周期：從左到右原子半徑明顯減小。 緣由：電子填充到最外層上，而同層電子的屏蔽緣由：電子填充到最外層上，而同層電子的屏蔽作用較小，因此有效核電荷添加的速度較快，而作用較小，因此有效核電荷添加的速度較快，而電子層數(shù)不變，核對(duì)外層電子的吸引力加強(qiáng)，使電子層數(shù)不變，核對(duì)外層電子的吸引力加強(qiáng)，使原子半徑變小較快。原子半徑變小較快。長(zhǎng)周

50、期：長(zhǎng)周期：(1)主族元素變化規(guī)律同短周期；主族元素變化規(guī)律同短周期； 緣由：電子填充到最外層緣由：電子填充到最外層 (2)過(guò)渡元素從左到右原子半徑減小得較過(guò)渡元素從左到右原子半徑減小得較緩慢。緩慢。 緣由：由于電子依次填充在次外層緣由：由于電子依次填充在次外層d軌道上，對(duì)軌道上，對(duì)外層電子屏蔽作用較大，而使有效核電荷添加的速外層電子屏蔽作用較大，而使有效核電荷添加的速度變慢。度變慢。 原子半徑的大小主要由有效核電荷和核外電子原子半徑的大小主要由有效核電荷和核外電子的層數(shù)決議。的層數(shù)決議。73 (3)內(nèi)過(guò)渡元素鑭系和錒系：原子半徑減小更內(nèi)過(guò)渡元素鑭系和錒系：原子半徑減小更為緩慢。從鑭到镥半徑共

51、減小為緩慢。從鑭到镥半徑共減小11pm。 緣由：由于電子依次填充在倒數(shù)第三層的緣由：由于電子依次填充在倒數(shù)第三層的f 軌道上。軌道上。因此對(duì)最外層電子的屏蔽作用更大，使有效核電荷因此對(duì)最外層電子的屏蔽作用更大，使有效核電荷添加速度變得更慢，幾乎相等。添加速度變得更慢，幾乎相等。鑭系收縮：鑭系元素的原子半徑隨著原子序數(shù)鑭系收縮：鑭系元素的原子半徑隨著原子序數(shù) 的添加而緩慢減少的景象稱為鑭系收縮。的添加而緩慢減少的景象稱為鑭系收縮。元素元素 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lur/pm 183 182 182 181 183 180 208 18

52、0 177 176 176 176 176 194 174744 4、原子半徑在同族中的變化、原子半徑在同族中的變化同一主族元素：從上到下原子半徑逐漸增大。同一主族元素：從上到下原子半徑逐漸增大。緣由：從上到下核電荷的添加，但電子層的添加使緣由：從上到下核電荷的添加，但電子層的添加使屏蔽作用增大，因此有效核電荷添加不明顯，而屏蔽作用增大，因此有效核電荷添加不明顯，而電子層數(shù)添加，所以原子半徑遞增。電子層數(shù)添加，所以原子半徑遞增。副族元素：第六周期過(guò)渡元素的原子半徑根本與第副族元素：第六周期過(guò)渡元素的原子半徑根本與第 五周期過(guò)渡元素的原子半徑相等。五周期過(guò)渡元素的原子半徑相等。緣由：鑭系收縮。緣

53、由：鑭系收縮。 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru 248 215 180 160 146 134 Cs Ba La Hf Ta W Re Or 265 217 183 159 146 75主族元素主族元素76圖：原子半徑圖：原子半徑77二、電離能二、電離能1 1、電離能、電離能第一電離能：使某元素一個(gè)基態(tài)的氣體原子失去第一電離能：使某元素一個(gè)基態(tài)的氣體原子失去 一個(gè)電子構(gòu)成正一價(jià)的氣態(tài)一個(gè)電子構(gòu)成正一價(jià)的氣態(tài)離子時(shí)離子時(shí) 所需求的能量，叫做這種元所需求的能量，叫做這種元素的第素的第 一電離能。用符號(hào)一電離能。用符號(hào)I1I1表示。表示。第二電離能：從正一價(jià)離子再失去一個(gè)電子構(gòu)成第二電

54、離能：從正一價(jià)離子再失去一個(gè)電子構(gòu)成 正二價(jià)離子時(shí)，所需求正二價(jià)離子時(shí)，所需求的能量，叫的能量，叫 做這種元素的第二電離能。做這種元素的第二電離能。用符號(hào)用符號(hào)I2I2 表示。表示。 電離能的大小主要決議于原子核電荷、原子半徑電離能的大小主要決議于原子核電荷、原子半徑以及電子層構(gòu)造。以及電子層構(gòu)造。782 2、電離能在周期中的變化、電離能在周期中的變化規(guī)律：在同一周期中，從左到右元素的第一電離規(guī)律：在同一周期中，從左到右元素的第一電離 能在總趨勢(shì)上依次添加。能在總趨勢(shì)上依次添加。緣由：原子半徑依次減小而核電荷依次增大，原緣由：原子半徑依次減小而核電荷依次增大，原 子核對(duì)外層電子的約束力變強(qiáng)吸引

55、力，子核對(duì)外層電子的約束力變強(qiáng)吸引力， 因此不易失去電子，電離能越大。因此不易失去電子，電離能越大。反常：反常：Be、N、P、As等等I1比后一個(gè)元素的比后一個(gè)元素的I1高。高。緣由：電子層構(gòu)造的影響，等價(jià)軌道全充溢、半緣由：電子層構(gòu)造的影響，等價(jià)軌道全充溢、半 充溢或全空，是比較穩(wěn)定的構(gòu)造，失去電充溢或全空，是比較穩(wěn)定的構(gòu)造，失去電 子較難。所以其電離能比相鄰元素的大些。子較難。所以其電離能比相鄰元素的大些。3 3 元素某些性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系元素某些性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系79同一主族元素：從上到下隨著原子半徑的增大，同一主族元素：從上到下隨著原子半徑的增大， 元素的第一電離能依次減小。元素的

56、第一電離能依次減小。 緣由：從上到下，電子層數(shù)添加，原子緣由：從上到下，電子層數(shù)添加，原子 半徑增大，原子核對(duì)電子的引力越小，半徑增大，原子核對(duì)電子的引力越小， 越易失去電子，電離能越小。越易失去電子，電離能越小。反常：第六周期各元素的電離能比第五周期各元反常：第六周期各元素的電離能比第五周期各元 素的電離能大素的電離能大IIIBIIIB除外。除外。緣由：受鑭系收縮的影響第五、六周期元素原子緣由：受鑭系收縮的影響第五、六周期元素原子 半徑相差很小，而核電荷數(shù)添加。所以第半徑相差很小，而核電荷數(shù)添加。所以第 六周期各元素的電離能卻添加很多。六周期各元素的電離能卻添加很多。3 3、電離能在同族中的

57、變化、電離能在同族中的變化80814 4、用途、用途 第一電離能可以衡量氣態(tài)元素金屬性的強(qiáng)弱第一電離能可以衡量氣態(tài)元素金屬性的強(qiáng)弱 電離能能闡明元素呈現(xiàn)的常見(jiàn)價(jià)態(tài)電離能能闡明元素呈現(xiàn)的常見(jiàn)價(jià)態(tài)1 1、電子親合能、電子親合能 某元素的一個(gè)基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個(gè)電子某元素的一個(gè)基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個(gè)電子構(gòu)成氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所放出的能量叫該元素的電子親構(gòu)成氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所放出的能量叫該元素的電子親合能。合能。 用用A1A1表示，單位表示，單位KJ/molKJ/mol 測(cè)定困難，數(shù)據(jù)不全，規(guī)律尚不明顯。測(cè)定困難，數(shù)據(jù)不全，規(guī)律尚不明顯。三、電子親合能三、電子親合能822 2、變化規(guī)律、變化規(guī)律普通：電子親合

58、能隨原子半徑的減小而增大。普通：電子親合能隨原子半徑的減小而增大。緣由：半徑減小，核電荷對(duì)電子的引力增大。緣由：半徑減小，核電荷對(duì)電子的引力增大。 同一周期元素：從左到右電子親合能逐漸增同一周期元素：從左到右電子親合能逐漸增大。大。 同一族的元素：從上到下電子親合能逐漸減同一族的元素：從上到下電子親合能逐漸減小。小。反常景象：反常景象：VIAVIA族和族和VIIAVIIA族的第一種元素氧和氟的電子親合族的第一種元素氧和氟的電子親合 能比同族中第二種元素硫和氯的要小些。能比同族中第二種元素硫和氯的要小些。 緣由：氧和氟原子半徑過(guò)小，電子云密度過(guò)高，以致當(dāng)緣由：氧和氟原子半徑過(guò)小，電子云密度過(guò)高，

59、以致當(dāng) 原子結(jié)合一個(gè)電子構(gòu)成負(fù)離子時(shí)，由于電子間的原子結(jié)合一個(gè)電子構(gòu)成負(fù)離子時(shí)，由于電子間的 相互排斥使放出的能量減少。而硫和氯原子半徑相互排斥使放出的能量減少。而硫和氯原子半徑 較大，接受電子時(shí)，相互之間的排斥力較小，故較大，接受電子時(shí)，相互之間的排斥力較小，故 電子親和能在同族中最大。電子親和能在同族中最大。 83 利用親合能來(lái)衡量原子獲得電子的難易程度。利用親合能來(lái)衡量原子獲得電子的難易程度。它是元素非金屬活性的一種衡量標(biāo)尺。它是元素非金屬活性的一種衡量標(biāo)尺。增增減減3、用途、用途84四、電負(fù)性四、電負(fù)性電負(fù)性：通常把原子在分子中吸引成健電子的才電負(fù)性：通常把原子在分子中吸引成健電子的才

60、干叫做元素的電負(fù)性。干叫做元素的電負(fù)性。 以氟的電負(fù)性以氟的電負(fù)性=4.0為規(guī)范求出其他元素為規(guī)范求出其他元素電負(fù)性的相對(duì)值。電負(fù)性的相對(duì)值。變化規(guī)律：同一周期主族元素的電負(fù)性從左到右變化規(guī)律：同一周期主族元素的電負(fù)性從左到右 逐漸增大。逐漸增大。 同一主族元素的電負(fù)性從上到下逐漸同一主族元素的電負(fù)性從上到下逐漸 減??；副族元素那么逐漸添加。減?。桓弊逶啬敲粗饾u添加。8586闡明：普通說(shuō)來(lái)，非金屬元素的電負(fù)性普通闡明：普通說(shuō)來(lái)，非金屬元素的電負(fù)性普通在在2.02.0以上，而金屬的電負(fù)性普通在以上，而金屬的電負(fù)性普通在2.02.0以下。以下。 不能把電負(fù)性不能把電負(fù)性2.02.0作為劃分金屬非