原子結(jié)構(gòu)與元素周期系

1、原子結(jié)構(gòu)與元素周期系第一局部核外電子的運(yùn)動狀態(tài)1.氫原子光譜特征：不連續(xù)光譜，即線狀光譜從長波到短波，譜線間距離越來越小2. Bohr理論-三點(diǎn)假設(shè)1核外電子運(yùn)動取一定的軌道。在此軌道上運(yùn)動處于穩(wěn)定狀態(tài)，既不吸收也不放出 能量，這種狀態(tài)稱為 定態(tài)。2電子運(yùn)動的軌道離核越遠(yuǎn)， 能量越高。當(dāng)電子處在能量最低的狀態(tài)時， 稱為基態(tài)。當(dāng)原子從外界獲得能量時，電子可由離核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的能量較高的軌道上，這種狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。3當(dāng)電子由高能量軌道向低能量軌道躍遷時，以光的方式發(fā)射能量，其能量大小決 定于兩個軌道間的能量差。波爾的原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了氫原子的光譜，但未能完全沖破經(jīng)典物理 的束縛。

2、3. 波粒二象性1924年，年僅32歲的法國理論物理學(xué)家 De Broglie在光的波-粒二象性的啟發(fā)下，大膽假設(shè) ：所 有的實(shí)物的微觀粒子，如電子、原子、分子等和光子一樣，也具有波粒二象性。粒子動量速度的不確定度 =h/mv=h/ph = 6.626 104J sPla nek常量電子衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)電子具有波動性。如圖4.測不準(zhǔn)原理“X 凸P'%!A x :粒子所在位置的不確定度； p:5.波函數(shù)和量子數(shù) 重點(diǎn)1波函數(shù)2 4個量子數(shù)主量子數(shù)(n ):確定電子運(yùn)動能量。取值1，2，3，4n為正整數(shù)自然數(shù)，K，L， M， N -表示 。在一個原子內(nèi)，具有相同主量子數(shù)的電子幾乎在同樣的空間

3、內(nèi)運(yùn)動，可以看作是構(gòu)成一層稱為電子層。角量子數(shù)I:確定原子軌道的形狀，并在多電子原子中和主量子數(shù)一起決定電子能級。取值受主量子數(shù) n的限制，對于確定的主量子數(shù)n，角量子數(shù)I可以為0, 1，2，3，4 仟1 ，共n個取值，可用 s, p, d, f, g表示多電子原子中，當(dāng)n值相同，I值不同時，電子的能量也稍有不同， 可以看作是形成了 亞層。 如：亞層的符號:1s，2s, 2p，3s, 3p, 3d，4s, 4p, 4d, 4f 磁量子數(shù)m:確定原子軌道在空間的取向。取值受角量子數(shù)I的影響，對于給定的I，磁量子數(shù)m可?。?，士 1，士2, -3，_1 。一個波函數(shù)原子軌道的值由 n, I, m三

4、個量子數(shù)決定，記作 書n,l,m。例如：書2, 1, o代表n = 2， I =1， m = 0的電子軌道 自旋量子數(shù) ms :反映了電子的兩種不同的自旋狀態(tài)。m = ± 1/2 ，通常也用箭頭f和J表示，Eg :寫出n=4中各電子的n I m量子數(shù)與軌道符號，并指出各亞層中的軌道數(shù)和 最多容納的電子數(shù)。第二局部核外電子的排布和元素周期系1多電子原子的能級排布 重點(diǎn)：1s 2s, 2p 3s, 3p,4s, 3d, 4p,5s, 4d, 5p6s, 4f, 5d,4p7s, 5f, 6d,7p2屏蔽效應(yīng)：核外其它電子對某一電子排斥作用而抵消了一局部核電荷，從而使有效核電荷降低，削弱核

5、電荷對該電子的引力。-2.17910 -18 (ZZT = Z* , Z* 有效核電荷數(shù)6為屏蔽常數(shù)，可用 Slater經(jīng)驗(yàn)規(guī)那么算得：1 將原子中電子分成如下幾組：1s2s,2p3s,3p3d 4s,4p4d4f5s, 5p2 位于被屏蔽電子右邊的各組，對被屏蔽電子的6 =031s軌道上的2個電子之間的6 =0.30,其他主量子數(shù)相同的各分層電子之間的6 =0.35,4 被屏蔽的電子為nd或nf時，那么主量子數(shù)為n-1的各電子對他們的6 =0.85,而小于(n-1)的各電子對他們的d =1.005) 被屏蔽的電子為nd或nf時，那么位于它左邊各主電子對它的d =1.00在計(jì)算某原子中某電子的

6、d值時，可將有關(guān)屏蔽電子對該電子的d相加而得E g計(jì)算鈧原子中一個 3s電子和一個3d電子各自能量3鉆穿效應(yīng)：對于n相同而I不同的軌道上的電子，由于電子云的徑向分布不同，電子出現(xiàn) 在核附近而減小其它電子的屏蔽作用的能力不同，而使其能量不同。當(dāng)n相同時，電子鉆內(nèi)層的能力為：ns > np > nd > nf 能量： Enf > End > Enp > Ens4核外電子排布的一般規(guī)那么(1) 能量最低原理：多電子原子在基態(tài)時，核外電子總是盡可能地先占據(jù)能量最低的軌道。(2) 泡利不相容原理：在同一原子中不可能有兩個電子其四個量子數(shù)完全相同。 每一種量子態(tài)的電子

7、只能有一個，即在同一原子軌道上最多只能容納自旋方向相反的兩個電子 。 各電子層中電子的最大容量是 2n2個。3洪特規(guī)那么:電子在能量簡并的軌道中，盡量以相同自旋方式成單排布。簡并的各軌道保持 一致，那么體系的能量低。5原子結(jié)構(gòu)和兀素周期表的關(guān)系s 區(qū)元素 包括IA族，IIA族，價(jià)層電子組態(tài)為 n s 1 2 ,屬于活潑金屬。價(jià)層電子是指排在稀有氣體原子實(shí)后面的電子，在化學(xué)反響中能發(fā)生變化的基本是價(jià)層電子。P區(qū)元素包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族,價(jià)層電子組態(tài)為ns 2 np 1 6,右上方為非金屬元素，左下方為金屬元素。s區(qū)和p區(qū)元素的族數(shù)，等于價(jià)層電子中 s電子數(shù)

8、與p電子數(shù)之和。假設(shè)和數(shù)為 8 , 那么為0族元素。d 區(qū)元素 包括III B 族,IV B 族，V B族，VI B 族，VII B 族，VHI族。 價(jià)層電子組態(tài)一般為n 1 d 1 8 ns 2 ,為過渡金屬。n 1 d中的電子由不充滿向充滿過渡。第4, 5, 6周期的過渡元素分別稱為第一，第二，第三過渡系列元素。d區(qū)元素的族數(shù)，等于價(jià)層電子中n 1 d的電子數(shù)與ns的電 子數(shù)之和；假設(shè)和數(shù)大于或等于8,那么為VHI族元素。ds區(qū)元素 價(jià)層電子組態(tài)為n 1 d 10 ns1 2。有時將d區(qū)和 ds區(qū)定義為過渡金屬 。ds區(qū)元素的族數(shù)，等于價(jià)層電子中ns的電子數(shù)。f區(qū)元素 價(jià)層電子組態(tài)為n 2

9、 f 0 14 n 1 d 0 2 ns 2，包括鑭系和錒系元素，稱為內(nèi)過渡元素。n 2 f中的電子由不充滿向充滿過渡。有時認(rèn)為f區(qū)元素屬于III B族。Eg某元素的原子序數(shù)為25,試寫出其電子結(jié)構(gòu)，名稱，符號及所屬周期和族。第三局部元素根本性質(zhì)的周期性1 .原子半徑r主族元素：從左到右 r減??；從上到下r增大 過渡元素：從左到右 r緩慢減小；從上到下r略有增大鑭系元素從左到右，原子半徑減小幅度更小， 層上，對外層電子的屏蔽效應(yīng)更大，外層電子所受到的這是由于新增加的電子填入外數(shù)第三Z*增加的影響更小。鑭系元素從鑭到鐿整個系列的原子半徑減小不明顯的現(xiàn)象稱為鑭系收縮?；鶓B(tài)氣體原子失去電子成為帶一個正電荷的氣態(tài)正離子需要的能量，用I 1表示。2 .電離能I3. 電子親和能巳元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時獲得一個電子成為一價(jià)氣態(tài)負(fù)離