原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)關(guān)系

原子結(jié)構(gòu)和元素周期律§2.3多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與周期律§2.1原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概述§2.2原子的量子力學(xué)模型

§2.4元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1

本章要求1、了解近代微觀粒子結(jié)構(gòu)的初步概念；了解微觀粒子的波粒二象性、能量量子化和統(tǒng)計(jì)解釋。2、了解波函數(shù)、原子軌道、電子云、能級(jí)的基本概念。3、掌握n，l，m，ms四個(gè)量子數(shù)及其物理意義；理解s，p，d原子軌道和電子云角度分布圖的特征。4、理解原子軌道的能級(jí)組，屏蔽效應(yīng)理論及有效核電荷的計(jì)算。5、掌握核外電子的分布原則及電子分布式的書寫，元素周期律和周期表，元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；理解原子半徑、鑭系收縮、元素的電離能、電子親和能、電負(fù)性、氧化數(shù)、金屬性和非金屬性的概念及其周期變化規(guī)律。第一章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律2一、含核的原子模型

§2.1原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展概述古中國(guó)和古希臘的物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)；道爾頓的原子學(xué)說(shuō)（1808）：原子不可分；盧瑟福的含核原子模型（1911）。二、玻爾的原子模型

（一）氫原子光譜

（二）玻爾氫原子理論（1913）原子結(jié)構(gòu)理論的幾點(diǎn)假設(shè)：3穩(wěn)定軌道（stableorbital）具有固定的能量，沿此軌道運(yùn)動(dòng)的電子，稱為處在定態(tài)的電子，它不吸收能量，也不發(fā)射能量

1、在原子中，電子不是在任意軌道上繞核運(yùn)動(dòng)，而是在一些符合一定條件（從量子論導(dǎo)出的條件）的軌道上運(yùn)動(dòng)。2、電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)具有不同的能量，通常把這些具有不連續(xù)能量的狀態(tài)稱為能級(jí)（energylevel）。玻爾氫原子能級(jí)為：n稱為量子數(shù)（quantumnumber），其值可取1，2，3…等任何正整數(shù)。B為常數(shù)，其值等于2.1810-18J。

3、當(dāng)電子從某一軌道躍遷到另一軌道時(shí)，有能量的吸收或放出。其頻率可由兩個(gè)軌道的能量差E決定：E2-E1=E=h

h為普朗克常量，其數(shù)值為6.626181034Js。4優(yōu)點(diǎn)：（三）對(duì)玻爾理論的評(píng)價(jià)首先引入量子化的概念，解釋了氫原子光譜為不連續(xù)光譜。不足：（1）未能完全沖破經(jīng)典力學(xué)連續(xù)概念，只是勉強(qiáng)加進(jìn)了一些人為的量子化條件和假定。（3）未考慮其運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)性，采用了宏觀軌道的概念。（2）不能解釋多電子原子（核外電子數(shù)大于1的原子）、分子或固體的光譜。亦不能解釋氫光譜的每條譜線實(shí)際上還可分裂為兩條譜線的現(xiàn)象。5穩(wěn)定軌道（四）幾個(gè)基本概念在原子中一些符合一定條件（從量子論導(dǎo)出的條件）的軌道。穩(wěn)定軌道的特點(diǎn)——具有固定的能量。

定態(tài)電子能級(jí)——具有不連續(xù)能量的狀態(tài)。

穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)的電子，不吸收能量，也不發(fā)射能量

基態(tài)——軌道離核最近，能量最低，這時(shí)的能量狀態(tài)。

激發(fā)態(tài)——除基態(tài)以外的任何能級(jí)狀態(tài)。6一、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征§2.2原子的量子力學(xué)模型

1.量子性量子：如果某一物理量的變化是不連續(xù)的，而是以某一最小單位作跳躍式的增減，這一物理量就是量子化的，其最小單位就稱這一物理量的量子（quantum）。如物體所帶的電荷量從Q增加到Q+dQ，Q>>dQ，但dQ所包含的電子個(gè)數(shù)卻是很大的(例如1庫(kù)侖的電荷量為6.241018個(gè)電子的電量)

在微觀領(lǐng)域里，一個(gè)微觀粒子如果是一個(gè)離子，所帶電荷只有一個(gè)或幾個(gè)電子，從而離子所帶電荷的變化，如A-

A2-

A3-，就不能認(rèn)為是連續(xù)變化的，而是跳躍式的變化。

從宏觀上QQ+dQ可以認(rèn)為是連續(xù)變化的。7波粒二象性：與光子一樣，電子、質(zhì)子、中子、原子和分子等微觀粒子都具有波動(dòng)和粒子兩重性質(zhì)。2.波粒二象性德布羅依波或物質(zhì)波：實(shí)物微粒除具有粒子性外，還具有波的性質(zhì)，這種波稱為~（matterwave）。德布羅依預(yù)言高速運(yùn)動(dòng)電子的波長(zhǎng)為：m——電子的質(zhì)量；——電子運(yùn)動(dòng)的速率，h——普朗克常量。

波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)證明8概率密度：?jiǎn)挝惑w積的概率。3、微觀粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)性在空間某一點(diǎn)波的強(qiáng)度和粒子出現(xiàn)的概率密度成正比。衍射實(shí)驗(yàn)：用強(qiáng)度很弱的電子流，即讓電子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)晶體到達(dá)底片時(shí)，底片上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)一個(gè)顯示電子微粒性的斑點(diǎn)，如圖（a），但斑點(diǎn)的位置無(wú)法預(yù)言，似乎是毫無(wú)規(guī)則地分散在底片上。若時(shí)間足夠長(zhǎng)，斑點(diǎn)最后會(huì)形成和強(qiáng)電子流所得的衍射圖案一樣，顯示了電子的波動(dòng)性，如圖（b）示。9對(duì)大量粒子行為而言，衍射強(qiáng)度大的地方，出現(xiàn)粒子的數(shù)目就多，強(qiáng)度小的地方出現(xiàn)粒子數(shù)目就少；對(duì)一個(gè)粒子的行為而言，通過(guò)晶體后粒子所到達(dá)的地方是不能預(yù)測(cè)的，但衍射強(qiáng)度大的地方，粒子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)也多（概率大），而強(qiáng)度小的地方，粒子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)也少（概率?。Ｑ苌鋸?qiáng)度大小即表示波的強(qiáng)度大小，即電子出現(xiàn)概率的大小。概率波：電子運(yùn)動(dòng)在空間出現(xiàn)的概率可以由波的強(qiáng)度表現(xiàn)出來(lái)，因此電子及其微觀粒子波（物質(zhì)波）又稱~。101.薛定定鍔鍔方方程程二、、核核外外電電子子運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)的的近近代代描描述述形式式：：求解解：：常將將直直角角坐坐標(biāo)標(biāo)的的函函數(shù)數(shù)(x,y,z)，，經(jīng)經(jīng)坐坐標(biāo)標(biāo)變變換換后后，，成成為為球球極極坐坐標(biāo)標(biāo)的的函函數(shù)數(shù)(r,,,)，再用用分分離離變變量量法法將將(r,,)表表示示成成為為R(r)和和Y(,)兩兩部部分分，，Y(,)又又可可分分為為()和和()。。變換換關(guān)關(guān)系系如如圖圖：(r,,)=R(r)Y(,)Y(,)=()()R(r)只只與與電電子子離離核核半半徑徑有有關(guān)關(guān)，，故故稱稱為為波函函數(shù)數(shù)的的徑徑向向部部分分；；Y(,)只只與與、兩個(gè)個(gè)角角度度有有關(guān)關(guān)，，故故稱稱為為波函函數(shù)數(shù)的的角角度度部部分分11在解解R(r)方方程程時(shí)時(shí)，，要要引引入入一一個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)n，，在在解解()方方程程時(shí)時(shí)要要引引入入另另一一個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)，，在在解解()方方程程時(shí)時(shí)還還要要引引入入一一個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)m。。2、、波波函函數(shù)數(shù)與與原原子子軌軌道道n稱稱為為主主量量子子數(shù)數(shù)，，稱稱為為角角量量子子數(shù)數(shù)，，m稱稱為為磁磁量量子子數(shù)數(shù)。。它它們們的的取取值值范范圍圍分分別別是是：：n=1，，2，，3，，4，，……7l=0，，1，，2，，3，，……，，n-1，，共共可可取取n個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)值值。。m=0，，1，，2，，3，，……，，。共共可可取取2l+1個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)值值。。解薛薛定定鍔鍔方方程程，，可可得得波波函函數(shù)數(shù)的的徑徑向向部部分分Rnl(r)和和角角度度部部分分Ylm(,)原子子軌軌道道：：在在量量子子力力學(xué)學(xué)中中，，三三個(gè)個(gè)量量子子數(shù)數(shù)都都有有確確定定值值的的波波函函數(shù)數(shù)稱稱為為~。。12微觀觀粒粒子子的的波波函函數(shù)數(shù)本身身沒(méi)沒(méi)有有明明確確的的物物理理意意義義，，但但||2的物物理理意意義義明明確確：：||2代表表微微粒粒在在空空間間某某點(diǎn)點(diǎn)出出現(xiàn)現(xiàn)的的概概率率密密度度。注意意：：原子子軌軌道道的的含含義義不不同同于于宏宏觀觀物物體體的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌道道，，也也不不同同于于玻玻爾爾所所說(shuō)說(shuō)的的固固定定軌軌道道，，它它指指的的是是電電子子的的一一種種空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)。。3、概概率密密度和和電子子云概率密密度：：?jiǎn)挝惑w體積內(nèi)內(nèi)的概概率(probabilitydensity)電子云云：||2在原子子核外外空間間電子子出現(xiàn)現(xiàn)概率率的大大小的的圖形形(electroncloud)。。電子云云沒(méi)有有明確確的邊邊界，，在離離核很很遠(yuǎn)的的地方方，電電子仍仍有出出現(xiàn)的的可能能，但但實(shí)際際上在在離核核300pm以以外的的區(qū)域域，電電子出出現(xiàn)的的概率率可以以忽略略不計(jì)計(jì)。13當(dāng)氫原原子處處于激激發(fā)態(tài)態(tài)時(shí)，，也可可得到到各種種電子子云的的圖形形，但但要復(fù)復(fù)雜得得多。。注意：對(duì)于于氫原原子來(lái)來(lái)說(shuō)，，只有有1個(gè)個(gè)電子子，圖圖中黑黑點(diǎn)的的數(shù)目目并不不代表表電子子的數(shù)數(shù)目，，而只只代表表1個(gè)個(gè)電子子在瞬瞬間出出現(xiàn)的的可能能位置置。為了使使問(wèn)題題簡(jiǎn)化化，也也可以以分別別從兩兩個(gè)不不同的的側(cè)面面來(lái)反反映電電子云云，即即畫出出電子子云的的徑向向分布布圖和和角度度分布布圖。。14（1））主量量子數(shù)數(shù)n（principalquantumnumber）4、四四個(gè)量量子數(shù)數(shù)的物物理意意義描述電電子層層能量量的高高低次次序和和離核核遠(yuǎn)近近的參參數(shù)。。即即主量量子數(shù)數(shù)決定定電子子在核核外出出現(xiàn)概概率最最大區(qū)區(qū)域離離核的的平均均距離離。電子在在原子子核外外不同同殼層層區(qū)域域內(nèi)（（電子子層））運(yùn)動(dòng)動(dòng)，具具有不不同的的能級(jí)級(jí)。在光譜譜學(xué)上上另用用一套套拉丁丁字母母表示示電子子層，，其對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系為為：主量子數(shù)(n)123456…電子層KLMNOP…15描述電電子云云的不不同形形狀,形狀狀不相相同，，能量量稍有有差別別。l值可以以取從從0到到n-1的的正整整數(shù)，，l=0，1，2，……，（（n-1）），共共可取取n個(gè)個(gè)數(shù)。。l的數(shù)值值受n的數(shù)數(shù)值限限制。。（2））角量量子數(shù)數(shù)l（azimuthalquantumnumber）n=1(K層)：l=0(s態(tài)態(tài))，，只有有1s一個(gè)個(gè)亞層層。原原子軌軌道（（或電電子云云）球球形對(duì)對(duì)稱，，或稱稱s軌軌道（（或s電子子云））。n=2(L層)：l=0(s態(tài))，l=1(p態(tài)態(tài))，，有2s,2p兩個(gè)個(gè)亞層層。其其中l(wèi)=1時(shí)時(shí)，原原子軌軌道（（或電電子云云）呈呈紡棰棰形（（或啞啞鈴形形）分分布。。n=3(M層)：l=0(s態(tài)態(tài))，，l=1(p態(tài)態(tài))，，l=2(d態(tài)態(tài))，，有3s,3p,3d三三個(gè)亞亞層。。其中中l(wèi)=2時(shí)時(shí)，原原子軌軌道（（或電電子云云）呈呈花瓣瓣形分分布。。n=4(N層)：l=0(s態(tài))，l=1(p態(tài)態(tài))，，l=2(d態(tài))，l=3(f態(tài))，有有4s,4p,4d,4f四四個(gè)亞亞層。。其中中l(wèi)=3時(shí)時(shí)，原原子軌軌道（（或電電子云云）形形狀復(fù)復(fù)雜結(jié)論：：l值反映映了波波函數(shù)數(shù)即原原子軌軌道（（或簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱軌軌道））的形形狀。。每種種值表表示一一類原原子軌軌道的的形狀狀，其其數(shù)值值常用用光譜譜符號(hào)號(hào)表示示：l=0，1，2，，3的軌軌道分分別稱稱為s、p、d、、f軌軌道。。16描述原原子軌軌道（（電子子云））在空空間的的伸展展方向向。（3））磁量量子數(shù)數(shù)m（magneticquantumnumber））m值受受l值的限限制，，可取取從+l到-l，包括括0在在內(nèi)的的整數(shù)數(shù)值，，故l確定后后m可可有2l+1個(gè)個(gè)數(shù)值值。原子軌軌道：：常把把n、、l和m都都確定定的電電子運(yùn)運(yùn)動(dòng)狀狀態(tài)。。等價(jià)軌軌道：：l相同的的幾個(gè)個(gè)原子子軌能能量等等同稱稱（equivalentorbital））?；蚧蚝?jiǎn)并軌軌道（degenerateorbital）。。（4））自旋旋量子子數(shù)ms（spinquantumnumber））電子不不僅繞繞核旋旋轉(zhuǎn)，，還繞繞著本本身的的軸作作自旋旋運(yùn)動(dòng)動(dòng)。用（）（）或+1/2和和-1/2兩個(gè)個(gè)值，，分別別代表表電子子順時(shí)時(shí)針和和逆時(shí)時(shí)針的的兩個(gè)個(gè)自旋旋方向向?？偨Y(jié)：：四個(gè)量量子數(shù)數(shù)結(jié)合合，才才可說(shuō)說(shuō)明電電子在在原子子中所所處的的狀態(tài)態(tài)。若若表示示能級(jí)級(jí)只要要二個(gè)個(gè)量子子數(shù)（（n，，l）即可。17四個(gè)量子數(shù)數(shù)的一般情情況n1234l（

=0，1，2，…，（n-1）0s0,1s,p0,1,2s,p,d0,1,2,3s,p,d,fm（＝2l+1）軌道數(shù)1(n2)1+3(n2)1+3+5(n2)1+3+5+7(n2)ms(+1/2、-1/2）電子數(shù)2(2n2)2(1+3)=8

(2n2)2(1+3+5)=18(2n2)2(1+3+5+7)=32(2n2)181、波函數(shù)數(shù)的角度分布圖圖三、原子軌軌道和電子子云的圖像像用圖形表示示Yl,m的數(shù)值大小小隨角度，的變化。以||2作圖得到的的圖像。2、電子云的角角度分布圖圖電子云的角角度分布圖圖和相應(yīng)的的原子軌道道的角度分分布圖是相相似的，它它們之間主主要區(qū)別有有兩點(diǎn)：（1）原子子軌道角度度分布圖有有正、負(fù)之之分，而電電子云的角角度分布圖圖因角度函函數(shù)經(jīng)平方方后無(wú)正、、負(fù)之分；；（2）電子子云的角度度分布圖比比原子軌道道角度分布布圖“瘦””，因角度度函數(shù)Y<l，所以以Y2值比Y值更更小。19（1）原子子軌道的徑徑向部分3、徑向分分布圖原子軌道的的徑向部分分又稱徑向向波函數(shù)R(r)。。以R(r)對(duì)r作作圖，表示示任何角度度方向上，，R(r)隨r變化化的情況。。氫原子的徑徑向波函數(shù)數(shù)20表示電子出出現(xiàn)概率密密度和離核核遠(yuǎn)近關(guān)系系。（2）電子子云的徑向向部分4s,3d態(tài)電子云云的徑向分分布函數(shù)圖圖徑向分布圖圖對(duì)討論原原子軌道能能級(jí)高低、、屏蔽效應(yīng)應(yīng)和鉆穿效效應(yīng)很有用用。21一、多電子原子子原子軌道道的能級(jí)§2.3多多電子子原子核外外電子的運(yùn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與與周期律1、鮑林近近似能級(jí)圖圖和能級(jí)組組來(lái)源：光譜實(shí)驗(yàn)意義：反映了核外外電子填充充的一般順順序1s；2s,2p；；3s,3p；4s,3d,4p；5s,4d,5p；；6s,4f,5d,6p；；7s,5f…近似能級(jí)圖圖：將原子核外外的原子軌軌道能量按按由低到高高排列出來(lái)來(lái)，所得的的能量相對(duì)對(duì)大小關(guān)系系圖。能級(jí)組：能量較接近近的原子軌軌道所形成成的組。能級(jí)組的存存在，是周周期表中化化學(xué)元素可可劃分為各各個(gè)周期及及每個(gè)周期期應(yīng)有元素素?cái)?shù)目的根根本原因。。22（1）各電電子層能級(jí)級(jí)相對(duì)高低低為K<L<M<N…從能級(jí)圖中中可以看出出：（2）同一一原子同一一電子層內(nèi)內(nèi)，各亞層層能級(jí)的相相對(duì)高低為為：（4）同一原子內(nèi)內(nèi)，不同類類型的亞層層之間，有有能級(jí)交錯(cuò)錯(cuò)現(xiàn)象，如如E4s<E3d<E4p。注意：Pauling能級(jí)圖圖（1）不不能完全全反映出出每種元元素的原原子軌道道能級(jí)的的相對(duì)高高低，有有例外（2）不不能用此此圖來(lái)比比較不同同元素原原子軌道道能級(jí)的的相對(duì)高高低。Ens<Enp<End<Enf…（3）同同一電子子亞層，，各原子子軌道能能級(jí)相同同：Enpx=Enpy=Enpz23（1）原子的的外層電電子，（（n+0.7l）越大，，電子能能量越高高。（2）離子的的外層電電子，（（n+0.4l）越大，，電子能能量越高高。（3）原子或或離子的的較深的的內(nèi)層電電子，能能量高低低基本上上取決于于主量子子數(shù)n。徐光憲的的能級(jí)高高低順序序規(guī)律：：能級(jí)交錯(cuò)錯(cuò)：ns能級(jí)均低低于(n-1)d，即n大的亞層層的能量量反而比比n值小的能能量為低低的現(xiàn)象象。24（1）屏蔽效效應(yīng)和屏屏蔽常數(shù)數(shù)2、屏蔽效應(yīng)應(yīng)及有效效核電荷荷數(shù)屏蔽效應(yīng)應(yīng)：多電子原原子中其其余電子子抵消核核電荷對(duì)對(duì)指定電電子的作作用。屏蔽常數(shù)數(shù)：反映其余余電子抵抵消核電電荷能力力強(qiáng)弱的的經(jīng)驗(yàn)常常數(shù)。屏蔽常數(shù)數(shù)的近似計(jì)計(jì)算規(guī)則則：①寫出原原子的電電子分布布式；②將原子子中的電電子按如如下分組組：1s；2s,2p；3s,3p；3d；4s,4p；4d；4f；5s,5p；5d…③內(nèi)層電電子對(duì)指指定電子子的屏蔽蔽常數(shù)數(shù)值規(guī)規(guī)定如下下：a、位于于被屏蔽蔽電子右右邊各組組的電子子，對(duì)被被屏蔽電電子的＝0b、1s軌道上上的2個(gè)個(gè)電子相相互間=0.3，其其他同一一軌道上上其余每每一個(gè)屏屏蔽電子子被電子子的=0.35；；25c、(n-1)層軌道道上每一一個(gè)電子子對(duì)被屏屏蔽的ns或np電子子的=0.85，(n-2)層軌軌道及其其以內(nèi)的的每一個(gè)個(gè)電子對(duì)對(duì)n軌道道電子的的=1.0；d、被屏屏蔽電子子為nd或nf時(shí)，則則位于它它左邊的的每一個(gè)個(gè)電子對(duì)對(duì)它的=1.0。④將原子子中其余余電子對(duì)對(duì)被屏蔽蔽電子的的屏蔽常常數(shù)求和和：，即得其其余電子子對(duì)指定定電子總總的屏蔽蔽常數(shù)。例題結(jié)論：在核電荷荷為Z的的主量子子數(shù)相同同的條件件下，屏屏蔽常數(shù)數(shù)越大，有有效核電電荷Z*越小，，核對(duì)該該電子的的吸引力力就越小小，因此此該層的的電子的的能量就就越高。。3、鉆穿穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)應(yīng)：由于電子子鉆穿而而引起能能量發(fā)生生變化的的現(xiàn)象。。結(jié)果：降低了其其他電子子對(duì)它的的屏蔽作作用，起起到了增增加有效效核電荷荷，降低低軌道能能量的作作用。電電子鉆穿穿得愈靠靠近核，，其能量量愈低。。鉆穿效應(yīng)應(yīng)能很好好地解釋釋能級(jí)交交錯(cuò)現(xiàn)象象。261、核外電子子分布的的三個(gè)原原則二、多電電子原子子核外電電子的分分布及周周期律（l）能能量最低低原理（lowestenergyprinciple））核外電子子總是分分布到能能量最低低的軌道道。（2）泡泡利不相相容原理理（exclusionprinciple）—有有三種表表達(dá)形式式在同一個(gè)個(gè)原子內(nèi)內(nèi)沒(méi)有四四個(gè)量子子數(shù)完全全相同的的電子；；同一個(gè)原原子中沒(méi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀態(tài)完完全相同同的電子子；任何一個(gè)個(gè)原子軌軌道最多多能容納納兩個(gè)電電子，且且兩電子子自旋方方向相反反以四個(gè)量量子數(shù)作作不同的的合理組組合，可可算出電電子主層層、亞層層的軌道道數(shù)和電電子數(shù)的的最大容容量。例題27在同一亞亞層的各各個(gè)軌道道(等價(jià)價(jià)軌道)上，電電子將盡盡可能以以自旋平平行的方方向分占占不同的的軌道。。（3）洪洪特規(guī)則則（Hund'srule）洪特規(guī)則則的特例例等價(jià)軌道道全充滿滿（p6，d10，f14）、半滿滿（p3，d5，f7）或全空空狀態(tài)是是比較穩(wěn)穩(wěn)定的。。例：氮原原子的最最外層2p軌道道共3個(gè)個(gè)電子，，按照洪洪特規(guī)則則以如下下分布2s2p282、基基態(tài)原子子中電子子分布原子的電電子結(jié)構(gòu)構(gòu)分布式式：表示原子子的電子子層結(jié)構(gòu)構(gòu)的式子子，簡(jiǎn)稱稱電子分分布式。。書寫基態(tài)態(tài)原子的的電子結(jié)結(jié)構(gòu)分布布式的簡(jiǎn)簡(jiǎn)要步驟驟：（1）寫寫出原子子軌道能能級(jí)順序序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p………；（2）按按上述三三原則在在每個(gè)軌軌道上排排布電子子，直至至原子核核外的電電子全部部排完。。（3）將將相同主主量子數(shù)數(shù)的各亞亞層按s,p,d的順順序整理理得。例題原子實(shí)：：原子中除除去最高高能級(jí)組組以外的的原子實(shí)實(shí)體，常常用稀有有氣體元元素符號(hào)號(hào)加方括括號(hào)來(lái)表表示。如如[Ar]等等如35Br的電電子分布布式寫成成[Ar]3d104s24p5，26Fe原子子電子分分布式寫寫成[Ar]3d64s2，29Cu可寫寫成[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2等。29小巧門：：（1）掌掌握惰性性氣體元元素的原原子序數(shù)數(shù)，寫出出惰性氣氣體元素素的原子子實(shí)2He，10Ne，18Ar，36Kr，54Xe，86Rn（2）用用所要排排布的原原子的原原子序數(shù)數(shù)減去合合適原子子實(shí)的原原子序數(shù)數(shù)，剩余余的電子子排在原原子實(shí)之之外，即即原子實(shí)實(shí)以外的的能級(jí)組組上。如 鐳88Ra可表表示成（（86+2）[Rn]7s2鉛82Pb可表示成成（54+28）[Xe]4f145d106s26p2銀47Ag可表示成成（36+11）[Kr]5d105s1外層電子子分布式式：只涉及化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的外層層電子的的分布式式注意：（1）外層電子子分布式式與最外外層電子子分布式式稍有區(qū)區(qū)別。（2）上上述方法法并不全全部適用用所有元元素，有有19種種元素的的原子核核外電子子分布例例外，部部分遵從從洪特規(guī)規(guī)則。30失電子的的順序與與電子填填序順序序有時(shí)是是不同的的，失電電子總是是先從原原子核外外最外層層開(kāi)始，，然后是是次外層層。3、簡(jiǎn)單單基態(tài)陽(yáng)陽(yáng)離子的的電子分分布基態(tài)原子子外層電電子填充充順序：：ns(n-2)f(n-1)dnp價(jià)電子電電離順序序?yàn)椋簄pns(n-1)d(n-2)f如Pb2+離子可表表示成（（54+26）），外層層電子分分布為：：[Xe]4f145d106s2價(jià)層電子子：影響元素素化學(xué)性性質(zhì)的電電子層上上的電子子。31元素周期期律的基基礎(chǔ)：三、元素素的原子子結(jié)構(gòu)和和周期系系原子電子子層結(jié)構(gòu)構(gòu)的周期期性的變變化，造造成了元元素性質(zhì)質(zhì)的周期期性變化化，將這這種變化化以表格格形式反反映出來(lái)來(lái)即為元元素周期期表。長(zhǎng)式周期期表的結(jié)結(jié)構(gòu)：一個(gè)特短短周期（（第一周周期）、、兩個(gè)短短周期（（第二、、三周期期）、兩兩個(gè)長(zhǎng)周周期（第第四、五五）、一一個(gè)特長(zhǎng)長(zhǎng)周期（（第六周周期）和和一個(gè)不不完全周周期（第第七周期期），共共七個(gè)周周期。。（自學(xué)學(xué)）32比較原子子的電子子結(jié)構(gòu)和和元素周周期系關(guān)關(guān)系得如如下結(jié)論論：四、原子子結(jié)構(gòu)和和周期律律（1）元元素在周周期表中中的原子子序數(shù)等等于該元元素原子子的核電電荷數(shù)或或核外電電子數(shù)。。（2）元元素在周周期表中中的周期期數(shù)等于于該元素素原子的的電子層層數(shù)或最最高能級(jí)級(jí)組數(shù)。。（3）在在周期表表中，同同一周期期元素的的原子結(jié)結(jié)構(gòu)依次次遞變，，它們的的性質(zhì)也也依次遞遞變，各各元素的的性質(zhì)出出現(xiàn)周期期性（4）周周期系中中元素的的分族是是原子的的電子構(gòu)構(gòu)型所作作分類的的結(jié)果。。（5）同同族元素素在化學(xué)學(xué)性質(zhì)和和物理性性質(zhì)上的的類似性性，決定定于原子子最外電電子層結(jié)結(jié)構(gòu)的類類似性，，而同族族元素在在性質(zhì)上上的遞變變則決定定于電子層數(shù)數(shù)的依次次增加。。33Mn[Ar]3d54s2；Tc[Kr]4d55s2Re[Xe]4f145d54s2例如VIIB族族，最外外層電子子數(shù)與次次外層d電子數(shù)之之和是7，外電電子構(gòu)型型相同為為(n-1)d5ns2：注意：：上述規(guī)則則，對(duì)VIIIB不完全適適用。結(jié)論：元元素性質(zhì)質(zhì)的周期期性，決決定于原原子的電電子層結(jié)結(jié)構(gòu)的周周期性，，這就是是周期系系實(shí)質(zhì)族：性質(zhì)相似似的元素素排成的的縱行。。主族：族數(shù)等于于最外層層電子數(shù)數(shù)。副族：對(duì)次外層層電子數(shù)數(shù)在8~18之之間的元元素，其其族數(shù)等等于最外外層電子子數(shù)與次次外層d電子數(shù)數(shù)之和。。34周期表中中的元素素除了按按周期和和族劃分分外，還還可按元元素的原原子在哪哪一亞層層增加電電子，把把它們劃劃分為s，p，，d，ds，f五個(gè)區(qū)：：五、原子子的電子子層結(jié)構(gòu)構(gòu)與元素素的分區(qū)區(qū)（1）s區(qū)元素：：包括IA和IIA族，，最外電電子層的的構(gòu)型為為ns1~2。（5）f區(qū)元素：：包括鑭系系和錒系系元素。。電子層層結(jié)構(gòu)在在f亞層層上增加加電子，，外電子子層的構(gòu)構(gòu)型為(n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2。（2）p區(qū)元素：包括IIIA到VIIIA族，最最外電子子層的構(gòu)構(gòu)型為ns2np1~6。（3）d區(qū)元素：：包括IIIB到到VIIIB族族的元素素，外電電子層的的構(gòu)型為為(n-1)d1~9ns1~2（Pd為為(n-1)d10ns0）。（4）ds區(qū)元素：：包括IB和IIB族的的元素，，外電子子層的構(gòu)構(gòu)型為(n-1)d10ns1~2。35一、原子子半徑（atomicradius）§2.4元素的性性質(zhì)與原原子結(jié)構(gòu)構(gòu)的關(guān)系系假設(shè)原子子呈球形形，在固固體中原原子間相相互接觸觸，以球球面相切切，這樣樣只要測(cè)測(cè)出單質(zhì)質(zhì)在固態(tài)態(tài)下相鄰鄰兩原子子間距離離的一半半就是原原子半徑徑。2、范德德華（vanderWaals）半徑原子半半徑的分分類1、共價(jià)價(jià)半徑氣體分子子組成的的單質(zhì)，，原子半半徑可以以取為分分子內(nèi)原原子中心心距離的的一半。。相鄰的不不同分子子中兩個(gè)個(gè)非成鍵鍵原子核核間距的的一半。。在稀有氣氣體的晶晶體中，，兩個(gè)相相鄰原子子核間距距的一半半，就是是稀有氣氣體的范范德華半半徑。36金屬晶體體中相鄰鄰金屬原原子核間間距的一一半。（3）金金屬半徑徑原子半半徑變化化的規(guī)律律：s區(qū)元素和和p區(qū)元元素：原原子半徑徑顯著遞遞減；1、同一一周期從從左向右右（1）短短周期元元素（稀稀有氣體體除外））原子半半徑顯著著遞減。。（2）長(zhǎng)長(zhǎng)周期元元素：d區(qū)元素：：原子半半徑從左左至右遞遞減較慢慢，且不不規(guī)則。。ds區(qū)元素：：原子半半徑稍有有增大。。f區(qū)元素：：原子半半徑的遞遞減微小小且不規(guī)規(guī)則。鑭鑭系元素素的原子子半徑隨隨原子序序數(shù)的遞遞增而減減小，導(dǎo)導(dǎo)致的效效應(yīng)稱““鑭系收縮縮”。37主族元元素：原子半半徑顯顯著遞遞增。。原因：電子子層數(shù)數(shù)增加加。2、同一族族從上上至下下：副族元元素：：原子半半徑的的遞增增不顯顯著（（IIIB除除外）），特特別是是同副副族的的第二二和第第三兩兩個(gè)元元素(如Zr和和Hf；Nb和Ta)原子子半徑徑相差差很小小。原因：較復(fù)雜雜，與與鑭系系收縮縮有關(guān)關(guān)。3、原原子半半徑對(duì)對(duì)性質(zhì)質(zhì)的影影響：原子半半徑小小，核核電荷荷對(duì)外外層電電子吸吸引力力強(qiáng)，，原子子難失失電子子易于于與電電子結(jié)結(jié)合，，非金金屬性性強(qiáng)；；原子半半徑大大，核核電荷荷對(duì)外外層電電子吸吸引力力弱，，原子子易失失電子子，金金屬性性強(qiáng)。。38元素的的氣態(tài)態(tài)原子子在基基態(tài)時(shí)時(shí)失去去一個(gè)個(gè)電子子成為為一價(jià)價(jià)氣態(tài)態(tài)正離離子所所吸收收的最最低能能量稱稱為該該元素素的第一電電離能能（firstionizationenergy）），常常用符符號(hào)I1表示。。二、元元素的的電離離能從一價(jià)氣態(tài)正正離子再失去去一個(gè)電子形形成二價(jià)正離離子所需吸收收的最低能量量稱第二電離離能I2；依次類推原子核對(duì)外層層電子的吸引引力越強(qiáng)，越越不易失去電電子，電離能能越大元素的電離能能的大小順序序是：I1<I2<I3<I4……。影響電離能大大小的因素：：（1）原子半徑：越小電離能越越大；（2）核電荷：有效核電荷越越多電離能越越大39電離能變化的的規(guī)律：（3）電子層層結(jié)構(gòu)：最外層電子子數(shù)越少，電電離能越?。?；最外層電子子數(shù)越多，電電離能就越大大。（1）同一周周期：從左至右電離離能增大，但但有曲折。電離能對(duì)元素素性質(zhì)的影響響：原因：電子層結(jié)構(gòu)處處于半滿如N（2p3），全滿如Be（2s2）時(shí)比較穩(wěn)定定，所以它們們的電離能不不是小于而是是大于它們后后面一個(gè)元素素的電離能。。稀有氣體的的電離能最大大，因它們具具有穩(wěn)定的結(jié)結(jié)構(gòu)ns2np6（He除外））。（2）同一主主族：由上到下，電電離能減小。。副族變化不不規(guī)則（1）電離能能相近的元素素，化學(xué)性質(zhì)質(zhì)相似。（2）電離能能可說(shuō)明元素素的常見(jiàn)化合合價(jià)。例：若I2>>I1，元素常呈+1價(jià)；若I3>>I2，常呈+2價(jià)價(jià)；40使元素的一個(gè)個(gè)基態(tài)的氣態(tài)態(tài)原子獲得一一個(gè)電子，形形成一價(jià)氣態(tài)態(tài)負(fù)離子時(shí)所所放出的能量量，常用EA1表示。三、電子親和和能EA（electronaffinity）意義：注意：難失電子，并并非定易與電電子結(jié)合。例例，稀有氣體體EA的大小反映了了原子得到電電子的難易。。EA的絕對(duì)值隨原原子半徑的減減小，核對(duì)外外層電子的引引力增大而增增大。故EA在同一周期中中從左至右增增加，而同族族中從上至下下減小。41電負(fù)性是原子子在分子中吸吸引電子的能能力四、元素的電負(fù)性性規(guī)律：意義：電負(fù)性愈大，，表示原子吸吸引電子能力力愈強(qiáng)，非金金屬性越強(qiáng)。。電負(fù)性愈小小，則金屬性性越強(qiáng)。（1）同一周期元素素從左到右電電負(fù)性逐漸變變大，元素的的非金屬性也也逐漸增強(qiáng)。。（2）同一主族元素素從上至下元元素的非金屬屬性依次減小小，金屬性增增強(qiáng)，電負(fù)性性降低。副族族元素的電負(fù)負(fù)性變化規(guī)律律不明顯。（3）一般金屬的電電負(fù)性在2.0以下，非非金屬元素的的電負(fù)性在2.0以上。。電負(fù)性是衡衡量各類化合合物所屬化學(xué)學(xué)鍵的標(biāo)志。。42表示化合物中中各原子所帶帶的電荷(或或形式電荷)數(shù)。