基礎(chǔ)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)優(yōu)選ppt資料

基礎(chǔ)(jīchǔ)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)第一頁，共95頁。本章(běnzhānɡ)作業(yè)P264：4，5第二頁，共95頁。英國(yīnɡɡuó)物理學(xué)家湯姆森(J.J.Thomson)1884年擔(dān)任著名的卡文迪許實驗(shíyàn)室主任。1897年通過陰極射線實驗(shíyàn)發(fā)現(xiàn)了電子。1904年提出原子(yuánzǐ)的“棗糕模型”，認為“電子是均勻地分布在正電荷的海洋中”。湯姆森1、原子的棗糕模型1906年獲得諾貝爾物理獎。

原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概況第三頁，共95頁。湯姆森提出(tíchū)的“棗糕模型”第四頁，共95頁。英國(yīnɡɡuó)物理學(xué)家盧瑟福(E.Rutherford)1895年在劍橋大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間直接受到湯姆森的指導(dǎo)。1908年獲得(huòdé)諾貝爾化學(xué)獎。1911年根據(jù)粒子散射實驗的結(jié)果提出原子的“含核模型”，也稱為“行星模型”。1919年接替湯姆森擔(dān)任卡文迪許實驗室主任。盧瑟福盧瑟福是湯姆森六位獲諾貝爾獎的學(xué)生(xuésheng)之一，而他本人又指導(dǎo)包括玻爾在內(nèi)的十一位諾貝爾獎獲得者。2、原子的含核模型第五頁，共95頁。1911年盧瑟福根據(jù)a粒子轟擊原子實驗，建立(jiànlì)了有核原子模型。原子中央有一個體積非常小的、帶正電荷的原子核；在原子核周圍很大空間里存在著圍繞原子核運動(yùndòng)的電子。第六頁，共95頁。盧瑟福模型(móxíng)的局限其二，是它不能說明元素的線狀光譜(guāngpǔ)產(chǎn)生的原因。據(jù)該原子模型，能量的釋放應(yīng)是不間斷的，觀察到的原子光譜(guāngpǔ)應(yīng)是連續(xù)的帶狀光譜(guāngpǔ)，這與實驗觀察到的間隔的線狀光譜(guāngpǔ)不符。其一，是電子以極大的速度繞核運動，輻射能量（電磁波），則軌道半徑越來越小，最后在非常短的時間(shíjiān)內(nèi)掉在原子核上，引起原子毀滅，稱為“原子的塌陷”。第七頁，共95頁。第八頁，共95頁。1.1電子的波粒二象性1.2波函數(shù)與Schr?dinger方程(fāngchéng)1.3幾率密度和電子云1核外電子(héwàidiànzǐ)的運動狀態(tài)第九頁，共95頁。1.1電子(diànzǐ)的波粒二象性1.量子化特征:氫原子光譜

原子光譜:激發(fā)態(tài)原子發(fā)射出來的光譜氫光譜由一系列不連續(xù)的譜線組成.量子化特征:能量不連續(xù)最小的基本(jīběn)量--量子第十頁，共95頁。(1)氫原子光譜(guāngpǔ)太陽光或白熾燈發(fā)出的白光，通過玻璃三棱鏡時，所含不同波長的光可折射成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等沒有明顯分界線的光譜，這類光譜稱為連續(xù)光譜。原子（包括氫原子）得到能量（高溫、通電）會發(fā)出單色光，經(jīng)過棱鏡分光得到線狀光譜。即原子光譜屬于不連續(xù)光譜。每種元素都有自己的特征線狀光譜。氫原子光譜如圖所示。四條譜線的波長、頻率的關(guān)系式一并列出。氫原子光譜的特征：

★不連續(xù)光譜，即線狀光譜。

★其頻率具有一定的規(guī)律。

Balmer經(jīng)驗公式：

n=3,4,5,6第十一頁，共95頁。

氫原子光譜

H434.0

H486.1

H656.2

H410.2n=3、4、5、6H、H、H、H經(jīng)典力學(xué)(jīnɡdiǎnlìxué)無法解釋氫原子光譜第十二頁，共95頁。（2）玻爾理論(lǐlùn)丹麥(dānmài)物理學(xué)家Bohr第十三頁，共95頁。1913年丹麥物理學(xué)家Bohr發(fā)表了原子(yuánzǐ)結(jié)構(gòu)理論的三點假設(shè)：核外電子只能在有確定半徑和能量的軌道上運動，且不輻射能量。通常，電子處在離核最近的軌道上，能量最低—基態(tài)；原子(yuánzǐ)得能量后，電子被激發(fā)到高能軌道上，原子(yuánzǐ)處于激發(fā)態(tài)。從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)釋放光能，光的頻率取決于軌道間的能量差。內(nèi)容(nèiróng)第十四頁，共95頁。E4E3E2E1躍遷假設(shè)4321hν=E初

–E未軌道假設(shè)4321第十五頁，共95頁。玻爾理論的局限(júxiàn)：1.多電子原子光譜2.氫原子的精細光譜波爾理論的成就1.成功地解釋了氫原子的線狀光譜，它對氫原子光譜譜線頻率的計算與實驗結(jié)果(jiēguǒ)很吻合。2.首先提出了電子運動能量的量子化概念。第十六頁，共95頁。1924年，法國年輕(niánqīng)的物理學(xué)家L.deBroglie(1892—1987)指出，對于光的本質(zhì)的研究，人們長期以來注重其波動性而忽略其粒子性；與其相反，對于實物粒子的研究中，人們過分重視其粒子性而忽略了其波動性。2.微觀粒子的波粒二象性

質(zhì)量為m,運動速度為v的粒子,相應(yīng)(xiāngyīng)的波長為：第十七頁，共95頁。1927年，deBroglie的預(yù)言(yùyán)被電子衍射實驗所證實，這種物質(zhì)波稱為deBroglie波。研究微觀粒子的運動(yùndòng)時，不能忽略其波動性。微觀粒子具有波粒二象性。第十八頁，共95頁。感光屏幕薄晶體片衍射環(huán)紋電子槍電子束電子衍射實驗示意圖用電子槍發(fā)射高速電子通過(tōngguò)薄晶體片射擊感光熒屏，得到明暗相間的環(huán)紋，類似于光波的衍射環(huán)紋。第十九頁，共95頁。3.測不準(zhǔn)原理:德國物理學(xué)家海森堡提出

如果微粒的運動位置越準(zhǔn)確，則相應(yīng)的速度越不容易測準(zhǔn)確。事實上一切物體的運動都有這樣的規(guī)律。對宏觀(hóngguān)物體而言可以忽略，而微觀粒子不可忽略。第二十頁，共95頁。對質(zhì)量為10克的宏觀(hóngguān)物體，若x=0.01cm對電子(diànzǐ)，m=9.1110-31千克，x=10-9cm∴對宏觀物體(wùtǐ)可同時測定位置與速度∴若m非常小，則其位置與速度是不能同時準(zhǔn)確測定的第二十一頁，共95頁。1.2薛定諤方程(fāngchéng)與四個量子數(shù)ErwinSchrodinger,奧地利物理學(xué)家(wùlǐxuéjiā)第二十二頁，共95頁。湯姆森盧瑟福玻爾薛定鍔第二十三頁，共95頁。1.薛定諤方程(fāngchéng)(1926)－量子力學(xué)中描述核外電子在空間運動的數(shù)學(xué)函數(shù)式，即原子軌道E－軌道能量（動能與勢能總和）m—微粒質(zhì)量，h—普朗克常數(shù)x,y,z為微粒的空間坐標(biāo)(x,y,z)波函數(shù)第二十四頁，共95頁。直角坐標(biāo)(zhíjiǎozuòbiāo)(x,y,z)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)第二十五頁，共95頁。波函數(shù)是描述電子運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達式,而且又是空間坐標(biāo)的函數(shù),其空間圖象可以形象的理解為電子運動的空間范圍,即我們(wǒmen)平常所說的“原子軌道”.結(jié)論:波函數(shù)的空間圖象就是原子軌道,原子軌道的數(shù)學(xué)表達式就是波函數(shù).第二十六頁，共95頁。２波函數(shù)的物理(wùlǐ)意義Ψ：描述原子核外電子(héwàidiànzǐ)運動的方式Ψ2:原子核外電子(héwàidiànzǐ)出現(xiàn)的幾率密度為了得到有意義的合理解,需要引入幾個常數(shù)項.即主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)。第二十七頁，共95頁。量子數(shù)與波動方程及電子運動(yùndòng)的關(guān)系一組合理(hélǐ)的量子數(shù)E，電子的一種運動(yùndòng)狀態(tài)，即一個原子軌道。代入求解代表微粒波動方程式什么是一組合理的量子數(shù)？各自含義是什么?如何限定?第二十八頁，共95頁。1.主量子數(shù)n名稱主量子數(shù)n取值范圍光譜學(xué)符號意義1，2，3，4，……，

n

為正整數(shù)(自然數(shù))K，L，M，N……（1）決定H原子和類H離子(lízǐ)中電子的能量。n越大，E越高。（2）表示核外電子出現(xiàn)概率最大區(qū)域離核的遠近(yuǎnjìn)，或者電子所在的電子層數(shù)。第二十九頁，共95頁。2.角量子數(shù)l名稱角量子數(shù)l取值范圍光譜學(xué)符號意義受主量子數(shù)n限制(xiànzhì)0，1，2，3，4……(n-1)s，p，d，f……（1）決定(juédìng)原子軌道的形狀。（2）在多電子原子中，和n一起決定(juédìng)電子的能量。第三十頁，共95頁。l值0123…l值光譜符號spdf…原子軌道的形狀每種l值表示一類電子云的形狀，其對應(yīng)的光譜(guāngpǔ)符號和形狀如下：第三十一頁，共95頁。3.磁量子數(shù)m名稱磁量子數(shù)m取值范圍意義受角量子數(shù)l限制(xiànzhì)0，1，2，3，……，l共2l+1個（1）決定原子軌道的空間(kōngjiān)取向。（2）與原子軌道的能量無關(guān)。第三十二頁，共95頁。如:n=2，l=1，m=0波函數(shù)與對應(yīng)(duìyìng)的原子軌道符號:2pz原子軌道符號(fúhào)主量子數(shù)角量子數(shù)磁量子數(shù)由n,l,m三個量子數(shù)可得到(dédào)一個波函數(shù)，或者說可確定一個原子軌道，用符號nlm表示。第三十三頁，共95頁。4.自旋(zìxuán)量子數(shù)msa.取值：b.自旋(zìxuán)方向：+1/2和-1/2用“”或“”來表示(biǎoshì)（電子自旋方向）要用4個量子數(shù)n，l，m

和ms描述一個電子的運動狀態(tài)。第三十四頁，共95頁。四個量子數(shù)描述核外電子運動的可能(kěnéng)狀態(tài)

例：n=11sn=2l=0，m=02sl=1，m=0,12pn=3l=0，m=03sl=1m=0,13pl=2m=0,1，23dn=4?第三十五頁，共95頁。（2）與原子軌道的能量無關(guān)。第一電子親合能的周期性變化規(guī)律p區(qū)元素(yuánsù)包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，r/pm161160158158158170158軌道(guǐdào)spdf……p區(qū)：價電子構(gòu)型為ns2np1~64321s區(qū)元素包括IA族，IIA族，價層電子組態(tài)為ns1~2，屬于活潑(huópo)金屬。微觀粒子具有波粒二象性。l=2m=0,1，23d各周期元素的數(shù)目等于相應(yīng)能級(néngjí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。3個變量加1個函數(shù)，共四個變量。－量子力學(xué)中描述核外電子距離的一半測不準(zhǔn)原理:德國物理學(xué)家海森堡提出deBroglie(1892—1987)指出，對于光的本質(zhì)的研究，人們長期以來注重其波動性而忽略其粒子性；n,l,m一定,軌道(guǐdào)也確定l=0123……軌道(guǐdào)spdf……例如:n=2,l=0,m=0,2sn=3,l=1,m=0,3pzn=3,l=2,m=0,3dz2第三十六頁，共95頁。意義角量子數(shù)l決定原子軌道的形狀。例如n=4時，l有4種取值，就是說核外第四層有4種形狀不同的原子軌道：l=0表示s軌道，形狀為球形，即4s軌道；l=1表示p軌道，形狀為啞鈴(yǎlíng)形，4p軌道；l=2表示d軌道，形狀為花瓣形，4d軌道；l=3表示f軌道，形狀更復(fù)雜，4f軌道。由此可知，在第四層上，共有4種不同形狀的軌道(guǐdào)。同層中(即n相同)不同形狀的軌道(guǐdào)稱為亞層，就是說核外第四層有4個亞層。如n=3，角量子數(shù)l可取(kěqǔ)0，1，2共三個值，依次表示為s，p，d。第三十七頁，共95頁。每一種m的取值，對應(yīng)一種空間(kōngjiān)取向。zyxm的不同取值，或者說原子軌道的不同空間取向，一般不影響能量。3種不同取向的2p軌道能量相同(xiānɡtónɡ)。我們說這3個原子軌道是能量簡并軌道，或者說2p軌道是3重簡并的。而3d則有5種不同的空間(kōngjiān)取向，3d軌道是5重簡并的。第三十八頁，共95頁。xz+s

軌道xy+–py

軌道xz+–px

軌道xz+–pz

軌道xy++––dxy

軌道yz++––dyz

軌道xz++––dxz

軌道xz++––dz2

軌道xy++––dx2-y2

軌道第三十九頁，共95頁。自旋量子數(shù)ms電子(diànzǐ)既有圍繞原子核的旋轉(zhuǎn)運動，也有自身的旋轉(zhuǎn)，稱為電子的自旋。 ms的取值只有兩個，+1/2和－1/2。電子(diànzǐ)的自旋方式只有兩種，通常用“”和“”表示。所以Ms也是量子化的。所以，描述一個(yīɡè)電子的運動狀態(tài)，要用四個量子數(shù)：n，l，m，ms

同一原子中，沒有四個量子數(shù)完全相同的兩個電子存在。第四十頁，共95頁。例1用四個量子數(shù)描述n=4，l=3的所有電子(diànzǐ)的運動狀態(tài)。解：l=3對應(yīng)的有m=0，1，2，3，共7個值。即有7條軌道。每條軌道中容納兩個自旋量子數(shù)分別為+1/2和－1/2的自旋方向相反的電子，所以(suǒyǐ)有27=14個運動狀態(tài)不同的電子。分別用n，l，m，ms描述如下：

n，l，m，ms4301/243－11/24311/243－21/24321/243－31/24331/2

n，l，m，ms430－1/243－1－1/2431－1/243－2－1/2432－1/243－3－1/2433－1/2第四十一頁，共95頁。有6組量子數(shù)①n=3,l=1,m=-1;②n=3,l=0,m=0;③n=2,l=2,m=-1;④n=2,l=1,m=0;⑤n=2,l=0,m=-1;⑥n=2,l=3,m=2;其中(qízhōng)正確的是A.①②③B.①②④C.④⑤⑥D(zhuǎn).②④⑤練習(xí)(liànxí)第四十二頁，共95頁。1.3幾率(jīlǜ)密度和電子云幾率密度:電子在原子核外空間某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的幾率,用2表示.電子云:描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的幾率密度分布(fēnbù)所得的空間圖像第四十三頁，共95頁。幾率(jīlǜ)密度和電子云（1）電子云的概念(gàiniàn)假想將核外一個電子每個瞬間的運動狀態(tài)，進行攝影。并將這樣數(shù)百萬張照片重疊，得到如下(rúxià)的統(tǒng)計效果圖，形象地稱為電子云圖。1s2s2p第四十四頁，共95頁。（2）幾率(jīlǜ)密度和電子云幾率是電子在某一區(qū)域出現(xiàn)的次數(shù)叫幾率。幾率與電子出現(xiàn)區(qū)域的體積有關(guān)，也與所在研究(yánjiū)區(qū)域單位體積內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)有關(guān)。幾率密度電子在單位體積內(nèi)出現(xiàn)的幾率。幾率與幾率密度(mìdù)之間的關(guān)系幾率（W）=幾率密度(mìdù)體積（V）。相當(dāng)于質(zhì)量，密度(mìdù)和體積三者之間的關(guān)系。第四十五頁，共95頁。電子云圖是幾率密度||2的形象化說明。黑點密集(mìjí)的地方，||2的值大，幾率密度大；反之幾率密度小。量子力學(xué)理論證明(zhèngmíng)，幾率密度=||2第四十六頁，共95頁。1-5波函數(shù)的空間(kōngjiān)圖象能否根據(jù)||2或的解析(jiěxī)式畫出其圖象呢？這是我們最希望的。的圖形無法(wúfǎ)畫出來。所以只好從不同的角度，片面地去認識這一問題。把波函數(shù)分為徑向部分和角度部分，分別加以討論。(r，，)或(x，y，z)3個變量加1個函數(shù)，共四個變量。需要在四維空間中做圖。第四十七頁，共95頁。（1）徑向分布（r，，）=R(r)?Y(，)，討論波函數(shù)與r之間的關(guān)系(guānxì)，只要討論波函數(shù)的徑向部分R(r)與r之間的關(guān)系(guānxì)就可以，因為波函數(shù)的角度部分Y(，)與r無關(guān)。幾率密度||2隨r的變化，即表現(xiàn)為|R|2隨r的變化。第四十八頁，共95頁。徑向(jìnɡxiànɡ)幾率分布圖徑向幾率分布(fēnbù)應(yīng)體現(xiàn)隨著r的變化，或者說隨著離原子核遠近的變化，在單位厚度的球殼中，電子出現(xiàn)的幾率的變化規(guī)律。以1s為例，幾率密度隨著r的增加而減少，但是在單位厚度的球殼中，電子出現(xiàn)(chūxiàn)的幾率隨r變化的規(guī)律就不是這樣簡單了。第四十九頁，共95頁。令D(r)=4r2|R|2，D(r)稱為徑向分布函數(shù)。用D(r)對r作圖，考察單位厚度(hòudù)球殼內(nèi)的幾率隨r的變化情況，即得到徑向幾率分布圖。第五十頁，共95頁。（2）角度(jiǎodù)分布圖經(jīng)過計算，得到以及與其對應(yīng)Y(，)和|Y(，)|2的數(shù)據(jù)。根據(jù)(gēnjù)這些數(shù)據(jù)可以畫出兩種角度分布圖：波函數(shù)的角度分布圖和電子云的角度分布圖。為角度(jiǎodù)部分。則角度部分的幾率密度為|Y

(，)|2=cos2為徑向部分，第五十一頁，共95頁。zy－+pypz－zx+zx+s各種(ɡèzhǒnɡ)波函數(shù)的角度分布圖zx+px－第五十二頁，共95頁。++－－yxdxy++－－zxdxz++－－zydyz－++－dx2－y2yx－+－+dz2zx第五十三頁，共95頁。py軌道(guǐdào)px軌道(guǐdào)pz軌道(guǐdào)第五十四頁，共95頁。dz2軌道(guǐdào)dx2-y2軌道(guǐdào)第五十五頁，共95頁。dxy軌道(guǐdào)dyz軌道(guǐdào)dxz軌道(guǐdào)第五十六頁，共95頁。各種(ɡèzhǒnɡ)電子云的角度分布圖zxspzzx電子云的角度(jiǎodù)分布圖比波函數(shù)的角度(jiǎodù)分布圖略“瘦”些。電子云的角度(jiǎodù)分布圖沒有‘’‘’。dz2zxydx2－y2xydxyx作為波函數(shù)的符號，它表示原子軌道的對稱性，因此在討論(tǎolùn)化學(xué)鍵的形成時有重要作用。波函數(shù)的角度分布圖有‘’‘’。這是根據(jù)的解析式算得的。它不表示電性的正負。第五十七頁，共95頁。電子云的角度(jiǎodù)分布圖第五十八頁，共95頁。小結(jié)(xiǎojié)：量子數(shù)與電子云的關(guān)系n：決定電子(diànzǐ)能量的大小l：描述(miáoshù)電子云的形狀m：描述電子云的伸展方向第五十九頁，共95頁?！?-2核外電子(héwàidiànzǐ)排布和元素周期律對于單電子體系(tǐxì)，其能量為即單電子體系(tǐxì)中，軌道(或軌道上的電子)的能量，只由主量子數(shù)n決定。

n相同的軌道，能量相同：E4s=E4p=E4d=E4f……而且n越大能量越高：E1s<E2s<E3s<E4s……

多電子體系中，電子不僅受到原子核的作用，而且受到其余電子的作用。故能量關(guān)系復(fù)雜。所以多電子體系中，能量不只由主量子數(shù)n決定。第六十頁，共95頁。（1）原子軌道近似(jìnsì)能級圖Pauling，美國著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量(dàliàng)光譜實驗數(shù)據(jù)和理論計算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級圖。第一組1s

第二組2s2p

第三組3s3p

第四組4s3d4p

第五組5s4d5p

第六組6s4f5d6p

第七組7s5f6d7p其中(qízhōng)除第一能級組只有一個能級外，其余各能級組均以ns開始，以np結(jié)束。所有的原子軌道，共分成七個能級組各能級組之間的能量高低次序，以及能級組中各能級之間的能量高低次序，在下頁的圖示中說明。2-1多電子原子的能級（重點講解）第六十一頁，共95頁。能量(néngliàng)1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f每個代表一個原子軌道

p三重簡并d五重簡并f七重簡并第六十二頁，共95頁。根據(jù)多電子原子的近似(jìnsì)能級圖和能量最低原理填入順序如左:第六十三頁，共95頁。

2-2核外電子(héwàidiànzǐ)排布的原則（重點講解）（1）能量最低原理電子先填充能量低的軌道(guǐdào)，后填充能量高的軌道(guǐdào)。盡可能保持體系的能量最低。（2）Pauli(保利)不相容原理即同一(tóngyī)原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子，即同一(tóngyī)原子中沒有四個量子數(shù)完全相同的兩個電子。于是每個原子軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子。（3）Hunt(洪特)規(guī)則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，則體系的能量低。軌道全空半充滿全充滿以上幾種情況對稱性高，體系穩(wěn)定。第六十四頁，共95頁。半滿全滿規(guī)則(guīzé)：當(dāng)軌道處于全滿、半滿時，原子較穩(wěn)定。原子實第六十五頁，共95頁。2-3原子(yuánzǐ)的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系（重點講解）（1）原子(yuánzǐ)的電子層結(jié)構(gòu)（2）元素周期系第六十六頁，共95頁。核外電子(héwàidiànzǐ)的排布（原子的電子層結(jié)構(gòu)）1 HHydrogen 氫 1s1

2HeHelium 氦 1s2

3LiLithium鋰 1s22s14 BeBeryllium 鈹 1s22s2

5 B Boron 硼 1s22s22p1

6 C Carbon 碳 1s22s22p27 N Nitrogen 氮 1s22s22p38 O Oxygen 氧 1s22s22p49 F Fluorine 氟 1s22s22p510 Ne Neon 氖 1s22s22p6原子序數(shù)電子軌道圖元素符號英文名稱中文名稱電子結(jié)構(gòu)式第六十七頁，共95頁。11 Na Sodium鈉 1s22s22p63s112 Mg Magnesium鎂1s22s22p63s213 Al Aluminium鋁1s22s22p63s23p114 Si Silicon 硅1s22s22p63s23p215P Phosphorus磷1s22s22p63s23p316Si Sulfur 硫1s22s22p63s23p417 Cl Chlorine 氯1s22s22p63s23p518Ar Argon 氬1s22s22p63s23p6原子序數(shù)元素符號英文名稱中文名稱電子結(jié)構(gòu)式第六十八頁，共95頁。注意：[Ar]原子實，表示Ar的電子結(jié)構(gòu)式1s22s22p63s23p6。原子實后面是價層電子，即在化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)中可能發(fā)生變化的電子。雖先排4s后排(hòupái)3d，但電子結(jié)構(gòu)式中先寫3d，后寫4s

21 Sc Scandium 鈧 [Ar]3d14s222 Ti Titanium鈦 [Ar]3d24s223 V Vanadium釩 [Ar]3d34s2

24 Cr Chromium鉻[Ar]3d54s1

25 MnManganese錳[Ar]3d54s226 Fe Iron鐵 [Ar]

3d64s227 Co Cobalt 鈷[Ar]

3d74s228 Ni Nickel 鎳 [Ar]

3d84s2

19 K Potassium 鉀[Ar]4s120 Ca Calcium 鈣 [Ar]4s2

第六十九頁，共95頁。第七十頁，共95頁。價層電子(diànzǐ)構(gòu)型主族元素(yuánsù)：最外層的ns、np軌道的電子副族元素：次外層(wàicénɡ)的(n–1)d和最外層(wàicénɡ)的ns軌道的電子如：K：4s1

Br：4s24p5Cr：3d54s1Hg：5d106s2第七十一頁，共95頁。(2)元素周期系第七十二頁，共95頁。1元素(yuánsù)的周期周期(zhōuqī)的劃分與能級組的劃分完全一致，每個能級組都獨自對應(yīng)一個周期(zhōuqī)。共有七個能級組，所以共有七個周期(zhōuqī)。HHe1第一周期：2種元素第一能級組：2個電子(diànzǐ)1個能級1s1個軌道BeLiBCNOFNe2第二周期：8種元素第二能級組：8個電子2個能級2s2p4個軌道第七十三頁，共95頁。MgNaAlSiPSClAr3第三(dìsān)周期：8種元素第三(dìsān)能級組：8個電子2個能級3s3p4個軌道KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr4YZrNbMoTcRhPdRuAgCdSrRbInSnSbTeIXe5第五(dìwǔ)周期：18種元素第五(dìwǔ)能級組：18個電子3個能級5s4d5p9個軌道第四周期：18種元素第四能級組：18個電子(diànzǐ)3個能級4s3d4p9個軌道第七十四頁，共95頁。第七周期：32種元素第七能級(néngjí)組：32個電子4個能級(néngjí)7s5f6d7p16個軌道BaCs6sCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu4fLaHfTaWReIrPtOsAuHg5dTlPbBiPoAtRn6p第六周期：32種元素第六能級(néngjí)組：32個電子4個能級(néngjí)6s4f5d6p16個軌道RaFr7sThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr5fAcRfDbSgBhHsMtUunUuuUub6d7p第七十五頁，共95頁。元素周期律：元素以及(yǐjí)由它形成的單質(zhì)和化合物的性質(zhì)，隨著元素的原子序數(shù)(核電荷數(shù))的依次遞增，呈現(xiàn)周期性的變化。元素(yuánsù)周期表(長表)：周期號數(shù)等于電子層數(shù)。各周期元素的數(shù)目等于相應(yīng)能級(néngjí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。主族元素的族號數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。第七十六頁，共95頁。原子(yuánzǐ)結(jié)構(gòu)和原子(yuánzǐ)周期律的關(guān)系

1.關(guān)系(guānxì)（1）每一周期（除第一周期外）都是從ns1開始，到形成穩(wěn)定的稀有氣體(xīyǒuqìtǐ)的ns2np6電子層結(jié)構(gòu)時結(jié)束。（2）原子的電子層數(shù)等于該元素原子的最高能級組數(shù)，也等于它在周期表中的周期數(shù)。（3）每一周期的元素數(shù)目，等于該周期相應(yīng)能級組的原子軌道所能容納的電子數(shù)目。第七十七頁，共95頁。

2元素(yuánsù)的區(qū)和族s區(qū)元素包括IA族，IIA族，價層電子組態(tài)為ns1~2，屬于活潑(huópo)金屬。p區(qū)元素(yuánsù)包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族（VIIIA族），價層電子組態(tài)為ns2np1~6，右上方為非金屬元素(yuánsù)，左下方為金屬元素(yuánsù)。

s區(qū)和p區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中s電子數(shù)與p電子數(shù)之和。若和數(shù)為8，則為0族元素，也稱為VIIIA族。

價層電子是指排在稀有氣體原子實后面的電子，在化學(xué)反應(yīng)中能發(fā)生變化的基本是價層電子。第七十八頁，共95頁。d區(qū)元素(yuánsù)包括IIIB族，IVB族，VB族，VIB族，VIIB族，VIII族。價層電子組態(tài)一般為(n－1)d1~8ns2，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(yuánsù)分別稱為第一，第二，第三過渡系列元素(yuánsù)。d區(qū)元素(yuánsù)的族數(shù)，等于價層電子中(n－1)d的電子數(shù)與ns的電子數(shù)之和；若和數(shù)大于或等于8，則為VIII族元素(yuánsù)。ds區(qū)元素價層電子組態(tài)為(n－1)d10ns1~2。有時將d區(qū)和ds區(qū)定義(dìngyì)為過渡金屬。

ds區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中ns的電子數(shù)。

f區(qū)元素價層電子組態(tài)為(n－2)f0~14(n－1)d0~2ns2，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。第七十九頁，共95頁。元素(yuánsù)在周期表中的分區(qū)依據(jù)元素(yuánsù)原子的價電子構(gòu)型，分成五個區(qū)：

s

區(qū)：價電子構(gòu)型為ns1~2

p

區(qū)：價電子構(gòu)型為ns2np1~6d區(qū)：價電子構(gòu)型為(n–1)d1~9ns1~2例外(lìwài)：Pd

ds

區(qū)：價電子構(gòu)型為(n–1)d10ns1~2

f

區(qū)：價電子構(gòu)型為(n–2)f0~14(n–1)d1~2

ns2

有例外IA、IIAIIIA~VIIA、0族IIIB~VIIILa系、Ac系IB、IIB第八十頁，共95頁。ValenceElectronConfigurationss區(qū)—ns1～2p區(qū)—ns2np1～6d區(qū)—(n－1)d1～10ns1～2(Pd無s電子(diànzǐ))f區(qū)—(n－2)f1～14(n－1)d0～ 1ns2第八十一頁，共95頁。各周期(zhōuqī)元素的數(shù)目=ns+(n–2)f+(n–1)d+np各軌道容納電子總數(shù)周期元素數(shù)目相應(yīng)軌道容納電子總數(shù)

一21s2

二82s2p8

三83s3p8

四184s3d4p18

五185s4d5p18

六326s4f5d6p32

七未滿7s5f6d未滿第八十二頁，共95頁。屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)（簡單了解）屏蔽效應(yīng)：將其他電子對某個選定電子的排斥(páichì)作用歸結(jié)為對核電荷的抵消作用。鉆穿效應(yīng)：由于電子鉆到核附近的幾率不同所產(chǎn)生的能量不同的現(xiàn)象。第八十三頁，共95頁?！?元素(yuánsù)基本性質(zhì)的周期性原子(yuánzǐ)半徑原子(yuánzǐ)半徑的種類：共價半徑：同種元素的兩個原子以共價單鍵連接時，其核間距離的一半金屬半徑：金屬晶體中相鄰的兩個原子核間距離的一半vanderWaals半徑：通過分子間力而互相接近的兩個原子核間距離的一半第八十四頁，共95頁。主族元素(yuánsù)：從左到右r減小從上到下r增大鑭系收縮(shōusuō)原子(yuánzǐ)半徑的周期性變化規(guī)律(P276)過渡元素：從左到右r緩慢減小

從上到下r略有增大第八十五頁，共95頁。主族(zhǔzú)元素第八十六頁，共95頁。鑭系收縮(shōusuō)LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu15種元素，r共減小11pm。電子(diànzǐ)填到內(nèi)層(n－2)f軌道，屏蔽系數(shù)更大，Z*增加的幅度更小。所以r減小的幅度很小。

r/pm161160158158158170158

r/pm1691651641641