新第六章 原子結(jié)構(gòu)

1、咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 電子在核外空間各處出現(xiàn)的幾率分布情況來(lái)描述電子在核外空間各處出現(xiàn)的幾率分布情況來(lái)描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。幾率分布（原子軌道）幾率分布（原子軌道）。電子在原子核外空間各處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的電子在原子核外空間各處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的幾率即幾率即幾率密度分布（電子云）。幾率密度分布（電子云）。第六章第六章 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)（核外電子排布構(gòu)型）（核外電子排布構(gòu)型）6C(2,4) 7N(2,5) 8O(2,6)（原子結(jié)構(gòu)量子力學(xué)模型）（原子結(jié)構(gòu)量子力學(xué)模型）咨詢電話：400-0551-05

2、1 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 電子幾率電子幾率徑向分布徑向分布+xzx,yz+3060電子幾率電子幾率角度分布角度分布sp電子幾率電子幾率半徑半徑咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 幾率角度分布咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 原子軌道由n, l, m三個(gè)量子數(shù)確定主量子數(shù)：主量子數(shù)：n = 1，2， 3，4角量子數(shù)：角量子數(shù)：l = 0， 1， 2， 3n-1 共共n個(gè)個(gè)磁量子數(shù)：磁量子數(shù)：m = 0，

3、l ，2. l 共共2 l +1個(gè)個(gè) s p d f1. 主量子數(shù)主量子數(shù) n( 電子主層數(shù)）電子主層數(shù)）n = 1，2， 3，4 主量子數(shù)表示電子出現(xiàn)的最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近。電子離核越近，能級(jí)越低，離核越遠(yuǎn)，能級(jí)越高。 主量子數(shù)主量子數(shù) n 描述電子層能級(jí)高低和電子離核的平均描述電子層能級(jí)高低和電子離核的平均距離距離。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 幾率徑向分布 n 1 2 3 4 .（電子主層）（電子主層） n越大，距核越遠(yuǎn)，能量越高。越大，距核越遠(yuǎn)，能量越高。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:80007

4、1000 網(wǎng)址： 論壇： 2. 角角量子數(shù)量子數(shù) l l = 0，1，2，3, 4,n-1 共共 n 個(gè)個(gè)（電子亞層電子亞層，將軌道能量細(xì)分，將軌道能量細(xì)分 s p d f ）決定了決定了原子軌道（或電子云）原子軌道（或電子云）角度部分的形狀角度部分的形狀。s p d f gn 1 2 3 40 1s pl 0 s0 1 2s p d0 1 2 3s p d f咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： spd咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址：www.zaedu.or

5、g 論壇： 3. 磁磁量子數(shù)量子數(shù)m m=0，l，2.l 共共(2 l +1)個(gè)個(gè)磁量子數(shù)m描述原子軌道在空間的伸展方向，原子軌道在空間的伸展方向，同一亞層不同伸展方向軌道，磁矩差別，在磁場(chǎng)磁場(chǎng)中能量不同。無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，僅由磁矩差異造成的能量差別消失，實(shí)為僅伸展方向不同而能量上一致的伸展方向不同而能量上一致的等價(jià)軌道等價(jià)軌道。 n = 4： l=0, 1, 2, 3 4s、4p、4d、4fm=0m=01m=012m=0123s p d f原子軌道數(shù)原子軌道數(shù) 1, 3, 5, 7同一主層同一亞層，不同伸展方向的軌道，同一主層同一亞層，不同伸展方向的軌道，能量一致，能量能量一致，能量等價(jià)軌道等價(jià)軌

6、道或稱或稱簡(jiǎn)并軌道簡(jiǎn)并軌道。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： p 亞層三個(gè)伸展方向的亞層三個(gè)伸展方向的等價(jià)軌道等價(jià)軌道s 亞層一個(gè)伸展方向的軌道亞層一個(gè)伸展方向的軌道sp咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： d 亞層五個(gè)伸展方向的等價(jià)軌道亞層五個(gè)伸展方向的等價(jià)軌道咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： (1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p

7、 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p電子層次序電子層次序咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 4. 自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)ms ms = 1/2 表征電子自旋的量子數(shù), 電子有兩種自旋方式兩種自旋方式，所以， ms可取兩個(gè)數(shù)值可取兩個(gè)數(shù)值。 實(shí)際上電子并非象地球一樣繞軸自旋，只是在同一軌道上的電子有兩種不同的狀態(tài)。 因此要完全說(shuō)明某一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：即處一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：即處于哪一個(gè)軌道及自旋方向如何，必須同時(shí)指明于哪一個(gè)軌道及自旋方向如何，必須同時(shí)指明四個(gè)量子數(shù)。四個(gè)量子數(shù)。n, l, m,

8、ms軌道軌道能量能量（1H 原子在磁場(chǎng)中的分離）咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)1. 1. 屏蔽效應(yīng)（屏蔽效應(yīng)（內(nèi)層電子對(duì)外層電子的作用內(nèi)層電子對(duì)外層電子的作用，視，視作屏蔽掉部分核電荷對(duì)外層電子的吸引，導(dǎo)致作屏蔽掉部分核電荷對(duì)外層電子的吸引，導(dǎo)致外層電子能量相對(duì)內(nèi)層電子要高的現(xiàn)象。）外層電子能量相對(duì)內(nèi)層電子要高的現(xiàn)象。） 在多電子原子中，電子不僅受到原子核的吸引，還受到其余電子的排斥作用。 某一個(gè)電子受到其余電子的排斥作用可以看作是抵消了一部分核電荷對(duì)該電子的吸引，從而實(shí)際作用在該電子上的核電荷減小

9、，這種核電荷稱為有效核電荷z*。多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主量子數(shù)（電子主層數(shù)）越高，距核遠(yuǎn)，能量高。主量子數(shù)（電子主層數(shù)）越高，距核遠(yuǎn)，能量高。(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p電子層次序電子層次序咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 2. 2. 鉆穿效應(yīng)：外層電子向內(nèi)層穿透的效應(yīng)。鉆穿效應(yīng)：外層電子向內(nèi)層穿透的效應(yīng)。鉆穿效應(yīng)大，電子云深入內(nèi)層，從而屏蔽效應(yīng)減小，z*增大，能量降低。 對(duì)多電子原子而言，n值相

10、同，l值不同的電子亞層，鉆穿效應(yīng) ns np nd nf所以能量高低順序?yàn)椋篍ns Enp End Enf咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 鉆穿效應(yīng)，能級(jí)交錯(cuò)鉆穿效應(yīng)，能級(jí)交錯(cuò) E(4s)E(3d) Pauling 能級(jí)能級(jí) ns,(n-2)f,(n-1)d,np咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 原子核外電子排布規(guī)律（電子排布構(gòu)造原理）1. 保里不相容原理保里不相容原理(1)在同一原子中，不可能存在所處狀態(tài)完全相同的電子。(2)在同一原子中，不可能

11、存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子。(3) 每個(gè)軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，且自旋必每個(gè)軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，且自旋必須相反。須相反。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 2. 能量最低原理能量最低原理（Pauling 能級(jí)能級(jí)ns,(n-2)f,(n-1)d,np） 在不違背保里不相容原理的前提下，電子總是先占在不違背保里不相容原理的前提下，電子總是先占據(jù)能量最低的軌道，使原子處于能量最低的狀態(tài)。據(jù)能量最低的軌道，使原子處于能量最低的狀態(tài)。多電子原子中，電子的能級(jí)高低由 n, l 決定 l值相同，隨n值增大，能級(jí)升高 E1

12、s E2s E3s. E2p E3p E4p. n值相同，隨l值增大，能級(jí)升高 Ens Enp End Enf1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p能級(jí)次序能級(jí)次序(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p電子層次序電子層次序咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： ns, (n-2)f, (n-1)d, npPauling 能級(jí)組：能級(jí)組：1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s

13、5p5d5f5g 6s6p咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 3. 洪特規(guī)則洪特規(guī)則 能量相同的軌道稱為等價(jià)軌道或簡(jiǎn)并軌道。當(dāng)當(dāng)電子填入等價(jià)軌道時(shí)，總是優(yōu)先以電子填入等價(jià)軌道時(shí)，總是優(yōu)先以平行自旋方式分占不同的等價(jià)軌道。平行自旋方式分占不同的等價(jià)軌道。 若在同一能級(jí)組中，當(dāng)簡(jiǎn)并等價(jià)軌道處若在同一能級(jí)組中，當(dāng)簡(jiǎn)并等價(jià)軌道處于半滿于半滿( (p3,d5,f7) )，全滿（，全滿（ p6,d10,f14）或全）或全空空( (p0,d0,f0) )時(shí)原子體系更為穩(wěn)定。時(shí)原子體系更為穩(wěn)定。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ

14、:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 4. 核外電子填入軌道的順序核外電子填入軌道的順序 根據(jù)鮑林近似能級(jí)圖和能量最低原理可以得 到 核 外 電 子 填 入 軌 道 的 順 序 圖（ Pauling能級(jí)能級(jí) 次序）。1s；2s,2p；3s,3p；4s,3d,4p；5s,4d,5p；6s,4f,5d,6p。（注意“能級(jí)交錯(cuò)”）ns, (n-2)f, (n-1)d, np(1)(1 3 5)(1 3 5 7)(1 3)(1 3 5 7 9)1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f5g 6s6p電子層次序電子層次序咨詢電話：400-0551-051

15、升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 5. 核外電子排布式核外電子排布式 (也稱原子的電子層結(jié)構(gòu)或核也稱原子的電子層結(jié)構(gòu)或核外電子構(gòu)型外電子構(gòu)型)周期表周期表Cr；Fe；Cu；C；O；N； 等。作業(yè)作業(yè)咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 例外中應(yīng)記?。?4Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 不是3d44s229Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 不是3d94s2 這是由于軌道電子數(shù)為半滿、全滿時(shí)能量較低。6. 價(jià)層電子排布價(jià)層電子排布 價(jià)電子所在的亞層為價(jià)層。

16、價(jià)層電子排布反映了該元素原子電子層結(jié)構(gòu)的特征。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 主族元素：主族元素：只有最外層電子參加反應(yīng)，故最最外層電子外層電子為價(jià)電子為價(jià)電子；副族元素副族元素：除了最外層s電子能參加反應(yīng)，次外層d電子可部分或全部參加反應(yīng)，故價(jià)電子包括最外層的最外層的s電子和次外層的電子和次外層的d電子（電子（最最外能級(jí)組外能級(jí)組）。）。如：25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 7. 簡(jiǎn)單基態(tài)陽(yáng)離

17、子的電子分布簡(jiǎn)單基態(tài)陽(yáng)離子的電子分布 從原子到陽(yáng)離子，失去電子的順序并不是電子填充順序的逆過(guò)程，實(shí)驗(yàn)和理論都證明，原子軌道失電子的次序是：np，ns，(n-1)d，(n-2)f，即先即先失去最外層電子。失去最外層電子。如：26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 核外電子排布和周期表的關(guān)系 元素周期律：元素的性質(zhì)隨著核電荷的遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律 由核外電子填充的順序可見(jiàn)：隨著核電荷的遞增，原子最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化，

18、周期表是周期律的表現(xiàn)形式。原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 1. 各周期元素的數(shù)目各周期元素的數(shù)目 各周期內(nèi)所含元素的數(shù)目，與相應(yīng)能級(jí)組內(nèi)軌道所能容納的電子數(shù)相等，即每一個(gè)能級(jí)組對(duì)應(yīng)于一個(gè)周期。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 周期能級(jí)組能級(jí)組內(nèi)軌道元素種數(shù)周期類型一1 1s2特短周期二2 2s2p8短周期三3 3s3p8短周期四4 4s3d4p18長(zhǎng)周期五5 5s4d5p18長(zhǎng)周期六6 6s4f5d6p32特長(zhǎng)周期七7

19、 7s5f6d7p預(yù)計(jì)32未完成咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 2. 周期和族周期和族元素在周期表中所處的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系為：周期：周期：周期數(shù)周期數(shù) = = 電子層數(shù)電子層數(shù) 即最大主量子數(shù)即最大主量子數(shù)族：族：在周期表中族的分布：AA，BB，BB，AA，0咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 3. 元素分區(qū)元素分區(qū) 分成s、p、d、ds、f五個(gè)區(qū)。 s區(qū) p區(qū) d區(qū)ds區(qū) 鑭系 f 區(qū) 錒系以最后一個(gè)電子進(jìn)入的亞層劃分區(qū)以最后一個(gè)電子進(jìn)入的亞

20、層劃分區(qū)主族主族A主族主族A副族副族B副族副族B副族副族B咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 區(qū)價(jià)電子構(gòu)型位置注sns12A、 A主族元素pns2np16AA主族元素d(n-1)d19 ns12BB，過(guò)渡元素ds(n-1)d10 ns12B、B過(guò)渡元素f(n-1)f 114 ns2鑭系、錒系內(nèi)過(guò)渡元素咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 原子結(jié)構(gòu)與元素基本性質(zhì) 元素的基本性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因而也呈現(xiàn)明顯的周期性變化規(guī)律。1. 原子半徑原子半徑 電子在原子核外各處都有可能出現(xiàn)，單個(gè)原子沒(méi)有明確界面，原子半徑是根據(jù)原子存在的不同形式來(lái)定義的。咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 共價(jià)半徑共價(jià)半徑：同種元素的原子以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，它們核間距離的一半。如Cl2金屬半徑金屬半徑：金屬晶體中，相鄰兩原子核間距離的一半。 范德華半徑范德華半徑：分子晶體中非鍵的兩個(gè)同種原子核間距離的一半咨詢電話：400-0551-051 升本QQ:800071000 網(wǎng)址： 論壇： 原子半徑在周期表中的變化規(guī)律：（1）同一周期從左到右）同一周期