原子結(jié)構(gòu)和元素周期系

原子結(jié)構(gòu)和元素周期系第一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五第1章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1—1道爾頓原子論1—2相對原子質(zhì)量（原子量）1—3原子的起源和演化1—4原子結(jié)構(gòu)的玻爾行星模型1—5氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型1—6基態(tài)原子電子組態(tài)1—7元素周期系1—8元素周期性第二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五主要內(nèi)容：簡要介紹人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷史和實驗基礎(chǔ)核外電子等微觀粒子的運動特征：量子化特性和波粒二象性核外電子運動狀態(tài)的描述：要用四個量子數(shù)確定的波函數(shù)來描述。重點：是用四個量子數(shù)討論原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)與周期系的關(guān)系，著重探討原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的規(guī)律性聯(lián)系。第三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

本章教學(xué)要求

1.了解人類認識原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史；

2.了解原子結(jié)構(gòu)有關(guān)術(shù)語和概念；3.掌握四個量子數(shù)n、l、m、ms的意義和相互關(guān)系；4.會用四個量子數(shù)寫出1—4周期常見元素的電子結(jié)構(gòu)式，并會由結(jié)構(gòu)式確定元素所在周期、族、區(qū)、特征電子構(gòu)型（即價電子構(gòu)型）、元素名稱和高氧化態(tài)及低氧化態(tài)化合物化學(xué)式。5.掌握原子結(jié)構(gòu)與周期系的關(guān)系。第四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-1道爾頓原子論1-1-1原子論發(fā)展簡史

古希臘哲學(xué)家德謨克利特（Democritus)臆想出原子是物質(zhì)最小的，不可再分的，永存不變的微粒。

17至18世紀，波意耳第一次給出了化學(xué)元素的定義—用物理方法不能再分解的最基本的物質(zhì)組分。第五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1732年，尤拉提出自然界存在多少種原子，就有多少種元素。1685年，拉瓦錫用實驗證明了質(zhì)量守恒定律—化學(xué)反應(yīng)發(fā)生了物質(zhì)組成的變化，但反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變。1797年，希特發(fā)現(xiàn)了當量定律。1799年，普魯斯特發(fā)現(xiàn)了定比定律。19世紀初，道爾頓創(chuàng)立了化學(xué)原子論。第六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-1-2原子論的優(yōu)點與缺點

優(yōu)點：解釋了當時已知的化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系。缺點：不能給出許多元素的原子量總體：原子論極大地推動了化學(xué)的發(fā)展。道爾頓化學(xué)原子論要點:

化學(xué)元素是用物理方法不能再分割的最基本的物質(zhì)組分，每一種化學(xué)元素有一種原子；同種原子質(zhì)量相同，不同種原子質(zhì)量不同；原子不可再分，一種原子不會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子。第七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-2相對原子質(zhì)量（原子量）1-2-1元素，原子序數(shù)

元素---元素是原子核里質(zhì)子數(shù)（即核電荷數(shù)）相同的一類原子的總稱。

原子序數(shù)---按元素的核電核數(shù)進行排序所得的序號。

元素符號----每種元素有一個拉丁字母表達的元素符號。第八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.核素:具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的原子稱為一種核素。它可以分為穩(wěn)定核素和放射性核素；還可以分為單核素元素和多核素元素。核素符號,質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)，質(zhì)量數(shù)。2.同位素:具有相同核電核數(shù)，不同中子數(shù)的核素互稱同位素。,氫的3種同位素氕，氘，氚。同位素有穩(wěn)定同位素和放射性同位素之分；放射性同位素又天然放射性同位素和人造放射性同位素之分。3.同位素豐度:某元素的各種天然同位素的分數(shù)組成（原子百分比）。1-2-2核素，同位素和同位素豐度第九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-2-3原子的質(zhì)量一個原子的質(zhì)量很小，但是不等于構(gòu)成它的質(zhì)子和中子質(zhì)量的簡單加和。例如，1摩爾氘原子的質(zhì)量比1摩爾質(zhì)子和1摩爾中子的質(zhì)量和小0.00431225g。這一差值稱為質(zhì)量虧損，等于核子結(jié)合成原子核釋放的能量---結(jié)合能。單位是百萬電子伏特（Mev）。不同數(shù)量的核子結(jié)合成原子釋放的能量與核子的數(shù)量不成比例，比結(jié)合能是某原子核的結(jié)合能除以其核子數(shù)。比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。第十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五以原子質(zhì)量單位u為單位的某核素一個原子的質(zhì)量稱為該核素的原子質(zhì)量，簡稱原子質(zhì)量。1u等于核素12C的原子質(zhì)量的1/12。核素的質(zhì)量與12C的原子質(zhì)量的1/12之比稱為核素的相對原子質(zhì)量。它在數(shù)值上等于核素的原子質(zhì)量，量綱為一。第十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-2-4元素的相對原子質(zhì)量（原子量）

原子量：指一種元素的1摩爾質(zhì)量對核素12C的1摩爾質(zhì)量的1/12的比值。1）元素的相對原子質(zhì)量是純數(shù)。2）單核素的相對原子質(zhì)量等于該元素的核素的相對原子質(zhì)量。3）多核素元素的相對原子質(zhì)量等于該元素的天然同位素相對原子質(zhì)量的加權(quán)平均值。Ar=∑f*M第十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1－3原子的起源和演化1.宇宙之初2.氫爆炸3.氦燃燒4.碳燃燒5.α過程6.e過程7.重元素誕生8.宇宙大爆炸理論的是非第十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-4原子結(jié)構(gòu)的玻爾行星模型1-4-1氫原子光譜第十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五光譜—復(fù)合光線經(jīng)三棱鏡折射后按照波長長短依次排列的彩色圖像。連續(xù)光譜（帶狀光譜）—如日光光譜，沸騰鋼水、熾熱燈絲光光譜。線狀光譜（原子光譜）—原子的特征光譜。以受激發(fā)的原子或離子作光源，發(fā)出的光通過分光鏡后得到不連續(xù)的明暗相間線條組成的光譜。第十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五巴爾麥(J.Balmer)經(jīng)驗公式(1885)：:：波數(shù)(譜線波長的倒數(shù),cm-1).

n:大于2的正整數(shù).RH：常數(shù),1.09677576107m-1

第十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五巴爾麥(J.Balmer)經(jīng)驗公式(1885)：

=R{1/22－1/n2}式中，頻率

(s-1),Rydberg常數(shù)R=3.2891015s-1n:大于2的正整數(shù).第二十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五里德堡公式

=R{1/n12－1/n22}

式中，頻率

(s-1),Rydberg常數(shù)R=3.2891015s-1

n1、n2為正整數(shù)，且n1

<n2n1

=1紫外光譜區(qū)（Lyman系）；

n1

=2可見光譜區(qū)（Balmer系）；

n1

=3、4、5紅外光譜區(qū)（Paschen、Bracker、Pfund系）第二十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.不連續(xù)的線狀光譜2.譜線頻率符合里德堡公式

v=R{1/n12－1/n22}3、從長波到短波，Hα、Hβ等譜線間的距離越來越小波長數(shù)據(jù)來源HHHH用波爾理論計算值／nm656.2486.1434.0410.1編號：1234氫原子光譜特點第二十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-4-2、玻爾(Bohr)理論P271913年，丹麥物理學(xué)家N.Bohr提出.第二十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五要點：（1）行星模型——氫原子核外電子是處在一定的線性軌道上運行，就像行星繞太陽運行一樣。+衍射環(huán)紋第二十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）定態(tài)假設(shè)——原子核外電子的運動只能取一定的穩(wěn)定軌道，這些穩(wěn)定軌道叫定態(tài)（即不隨時間而改變），在定態(tài)軌道上運動的電子既不吸收能量也不放出能量；能量最低的定態(tài)叫做基態(tài)。能量高于基態(tài)的定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。第二十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（3）量子化條件———在定態(tài)軌道上運動的電子有一定的能量，這能量只能取某些由量子化條件決定的分立數(shù)值，通常把這些具有不連續(xù)能量值的定態(tài)叫做能級。根據(jù)量子化條件，玻爾推出計算定態(tài)軌道能量公式：第二十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五計算定態(tài)軌道能量公式⊿E=h

γγ=E2-E1/h(E2＞E1)H原子：En=－13.6/n2(ev)=－2.179×10－18/n2(J)

基態(tài)：E=－13.6(ev)H原子、類氫離子：

En=－13.6Z2/n2(ev)=－2.179×10－18Z2/n2(J)（n≥1的正整數(shù)，1ev=1.602×10－19J）第二十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五(4)躍遷規(guī)則——電子吸收光子就會一定態(tài)躍遷到能量高的激發(fā)態(tài)，反過來，激發(fā)態(tài)的電子會放出光子輻射能，返回基態(tài)或能量較低的激發(fā)態(tài)，光子的能量為躍遷前后兩個能級的能量之差，其頻率γ由下式?jīng)Q定：γ=E2-E1/h(E2＞E1)H、類氫離子：rn=52.92n2/z(pm)（n為正整數(shù)，z為核電荷數(shù)）H基態(tài):n=1rn=52.9pm玻爾半徑第二十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五波爾理論的應(yīng)用與局限應(yīng)用:1.解釋原子穩(wěn)定存在的問題

2.可以解釋H原子光譜的不連續(xù)性

3.解釋里德堡經(jīng)驗公式局限：1.多電子原子光譜不能解釋

2.氫原子的精細光譜不能解釋第二十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五波爾理論的成功與缺陷成功：波爾理論用量子化的特性解釋經(jīng)典物理無法解釋的原子的發(fā)光現(xiàn)象，氫原子光譜的規(guī)律性。缺陷未能完全沖破經(jīng)典物理的束縛，電子在原子核外的運動采取了宏觀物體的固定軌道，沒有考慮電子本身具有微觀粒子所特有的規(guī)律性-----波粒二象性。因此，波爾理論無法解釋多電子原子的光譜和氫光譜的精細結(jié)構(gòu)等問題。第三十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-5氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型1-5-1、光的波粒二象性二十世紀初，人們通過對光的研究，發(fā)現(xiàn)光有波粒二象性：?

“所謂光的波動性，是指光能發(fā)生衍射和干涉等波的現(xiàn)象.”?

“所謂光的粒子性，是指光的性質(zhì)可以用動量來描述?！?/p>

對于光：P=mc=h/c=h/第三十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-5-2德布羅意關(guān)系式波長=h/mV因mV為微觀粒子的動量：P=mV所以波長=h/p=h/mV

1927年，法國博士德布羅意（deBrolie）大膽假定光的波粒二象性不僅表示光的特性，而且表示所有像電子，質(zhì)子，中子，原子等實物微粒的特性。

“若光有波粒二象性，則所有微觀粒子在某些情況下也能呈現(xiàn)波動性?！睂τ诤暧^物體，不必考察其波動性，而對于高速運動的微觀物體，就不能不考察起波動性。第三十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五感光屏幕電子衍射實驗示意圖

用電子槍發(fā)射高速電子通過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。電子衍射實驗證明了德布羅意科學(xué)預(yù)言的準確性。

實驗結(jié)果表明：

電子不僅是一種有一定質(zhì)量高速運動的帶電粒子，而且能呈現(xiàn)波動的特性。（當然其運動還是量子化的）

薄晶體片電子束電子槍衍射環(huán)紋第三十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

對于微觀粒子,由于其具有特殊的運動性質(zhì)(波粒二象性),不能同時準確測定其位置和動量。1927年,海森堡(Heisthberg)提出了電子運動的測不準原理。海森堡認為：

“由于微觀粒子具有波粒二象性，所以不可能同時精確地測出它的運動速度和空間位置。”

1-5-2、海森堡(Heisthberg)測不準原理。

第三十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五x·mv≥x·p≥h/4π=5.273×10-35kg·m·/s

其中：

X:微觀粒子在某一空間的坐標

x：粒子位置的不準量（測量偏差）p：粒子動量的不準量（測量偏差）

h：普朗克常數(shù)，h=6.626×10－34J·S

上式表明：對于任何一個微觀粒子，測定其位置的偏差與測定其動量的偏差之積為普朗克常數(shù)h/4π數(shù)量值。

顯然，x

,則p

;x

,則p

第三十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例1:微觀粒子如電子,m=9.1110-31kg,半徑

r=10-18m，則x至少要達到10-19m才相對準確，則其速度的測不準情況為：

=6.62610-34/43.149.1110-31

10-19

=5.291014m.s-1誤差如此之大，容忍不了！??！對于宏觀物體如何？

第三十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例2:對于m=10克的子彈，它的位置可精確到x

＝0.01cm,其速度測不準情況為：幾乎沒有誤差,所以對宏觀物質(zhì),測不準原理無意義.第三十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

既然對微觀粒子的運動狀態(tài)測不準,有無方法描述其運動狀態(tài)呢?

答案是肯定的.某電子的位置雖然測不準,但可以知道它在某空間附近出現(xiàn)的機會的多少,即概率的大小可以確定.因而可以用統(tǒng)計的方法和觀點,考察其運動行為。這里包括兩點:能量:量子化運動:統(tǒng)計性測應(yīng)用測不準關(guān)系，可以檢驗經(jīng)典力學(xué)適用的范圍，區(qū)分宏觀世界和微觀世界。第三十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-5-5氫原子的量子力學(xué)模型一、微觀粒子運動的統(tǒng)計性規(guī)律P32

若通過電子槍一粒粒發(fā)射電子,通過狹縫打到感光屏幕上,時間較短時,電子數(shù)目少,每個電子的分布無規(guī)律;而當時間較長時,電子的數(shù)目足夠多時,出現(xiàn)衍射環(huán)。第三十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

衍射環(huán)的出現(xiàn),表明了電子運動的波動性,所以波動性是粒子性的統(tǒng)計結(jié)果.實驗中明暗交替的衍射環(huán)中,亮的地方,電子出現(xiàn)的機會大,暗的地方電子出現(xiàn)機會小.即這種電子的分布是有規(guī)律的。第四十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五從統(tǒng)計的規(guī)律看：電子落在衍射環(huán)紋亮處的機會較多，即概率較大；落在衍射環(huán)紋暗處的機會較少，即概率較小。從波動的觀點看：衍射圖樣中衍射強度最大的地方，波的振幅最大。從大量的粒子行為看：波的衍射強度大的地方電子出現(xiàn)的機會多；波的衍射強度小的地方電子出現(xiàn)的機會少。電子的波動性是跟微觀粒子運動的統(tǒng)計性聯(lián)系在一起的。第四十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、概率和概率密度

P32概率：用統(tǒng)計性的方法可以判斷電子在核外空間某一小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)機會的多少，數(shù)學(xué)上，稱這種機會的百分數(shù)為概率。概率密度：核外空間某處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率。概率=體積×概率密度

概率密度：指粒子在空間任意微小區(qū)域出現(xiàn)的概率。定態(tài)電子在核外空間的概率密度分布規(guī)律可以用波的振幅方程來描述。第四十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五電子云——電子在核外空間出現(xiàn)概率密度分布的形象化描述，是|Ψ2|的具體圖象。三、電子云P32

1、

電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象化描述。電子云圖象中的每一個小黑點表示電子出現(xiàn)在核外空間的一次概率（不表示一個電子），概率密度越大，電子云圖象中的小黑點越密。第四十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

如果我們能夠設(shè)計一個理想的實驗方法，對氫原子中的一個電子在核外的情況進行多次重復(fù)觀察，并記錄電子在核外空間每一瞬間出現(xiàn)的位置，統(tǒng)計其結(jié)果，得的空間圖像，其形狀就好像在原子核外籠罩著一團電子形成的云霧，故形象地稱為電子云。1s2s2p第四十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五電子云的角度分布電子云的角度分布第四十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

2、

處于不同定態(tài)的電子的電子云圖象具有不同特征，主要包括：1）電子云在核外空間擴展程度能層---K,L,M,N,O,P,Q…….2)電子云的形狀能級---1s2s2p3s3p3d4f……3）電子云在空間的取向軌道---電子在核外空間概率密度較大的區(qū)域。第四十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

3.電子的自旋

自旋只有2種方向—順時針和逆時針4.核外電子的可能運動狀態(tài)－4個量子數(shù)

①主量子數(shù)nn=1,2,3,……②角量子數(shù)ll=0,1,2,……,(n-1)③磁量子數(shù)mm=-l,-l+1,……，0，l－1,l④自旋量子數(shù)ms

第四十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1.主量子數(shù)n—

又稱能量量子數(shù)取值：n=1、2、3、4-----為正整數(shù)(自然數(shù))意義:（1）決定電子能量大小的主要因素例如：對于單電子或類氫離子體系能量純由n決定:

En=－13.6z2/n2

n增大，E增大；n相等，E相等H原子：E1s＜E2s=E2p＜E3s=E3p=E3d（但多電子n相等能級不一定相等）四、四個量子數(shù)P35第四十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例如：對于H原子或類氫離子的軌道半徑：

rn=52.9n2/z(pm)n增大，r增大；n一定，電子離核的距離r就確定。（3）電子層(能層):n相同的電子離核的平均距離相近，稱為處于一個電子層。常用光譜學(xué)符號表示電子層：主量子數(shù)n1234567光譜符號KLMNOPQ能級（2）表示核外電子離核的遠近第四十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.角（副）量子數(shù)L取值:對應(yīng)一定的nl=0，1，2，3，…….(n-1),共n個值意義：（1）確定原子軌道形狀無論n為何，l相同，原子軌道形狀相同；l不同，原子軌道形狀不同。習(xí)慣上用小寫光譜符號表示不同形狀的原子軌道。第五十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五l值原子軌道軌道形狀0s球形

1p啞鈴形（雙紡錘）

2d四花瓣形（多紡錘）

3f形狀復(fù)雜4g形狀更復(fù)雜5h第五十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）結(jié)合主量子數(shù)n值和l值來判定具體的代表軌道nl代表軌道（能級）每層軌道數(shù)(能級）101s1種202s2種

12p303s3種

13p23d404s4種

14p24d34f結(jié)論：n層有n個l值，有n種軌道第五十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

（3）和主量子數(shù)n共同決定多電子原子中電子的能量大小。對于多電子原子體系:

En=－13.6(z-σ)2/n2

σ：屏蔽常數(shù)，與l有關(guān)例如：多電子原子n=4E4s＜E4p＜E4d＜E4f分別對應(yīng)l=0123第五十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

多電子原子中的4s、4p、4d和4f，雖然n值相同子離核的平均距離相近，但由于l值不同，使得電子的概率徑向分布不同，，造成電子在靠核的地方出現(xiàn)的機會不同，因而能量不同。結(jié)論:

n值相同，l值不同的電子，l值越大，電子的能量越高。n、l值相同的電子，能量相同，能級相同。能量相同的軌道稱為簡并軌道。如：3p的3個p軌道，3d的5個d軌道第五十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.磁量子數(shù)m取值：對應(yīng)一定的l

m=－l,···0,···+l共有（2l+1)個值.

例如：l=2,m=0,±1,±2意義:(1)決定原子軌道在空間的取向

一個取值表示一個空間伸展方向。

具有一定l值的電子的空間運動狀態(tài)數(shù)=磁量子數(shù)的取值數(shù)目=2l+1

如：l=1,m=0,±1;則p軌道有3個伸展方向，即Px,Py,Pz軌道

第五十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五zyx

每一種m的取值，對應(yīng)一種空間取向。m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。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種不同的空間取向,3d軌道是5重簡并的。第五十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五l

m軌道

空間運動狀態(tài)

類型

的數(shù)目00S1個10,±1p3個20,±1,±2d5個30,±1,±2,±3f7個（2）和l一起共同決定軌道的數(shù)目ψn,l,m表明了:

(1)軌道的大小(電子層的數(shù)目,電子距離核的遠近),軌道能量高低；(2)軌道的形狀(3)軌道在空間分布的方向。第五十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五n,l,m

一定，軌道也確定

0123…軌道spdf…例如:n=2，l=0，m=0，2s

n=3，l=1，m=0，3pz

n=3，l=2，m=0，3dz2思考題：

當n為3時,l,m分別可以取何值？軌道的名稱怎樣?第五十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五s軌道(l=0,m=0):m一種取值,空間一種取向,一條s軌道.p軌道(l=1,m=+1,0,-1)m三種取值,三種取向,三條等價(簡并)p軌道.第五十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

d軌道(l=2,m=+2,+1,0,-1,-2)m五種取值,空間五種取向,五條等價(簡并)d軌道.第六十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五f軌道(l=3,m=+3,+2,+1,0,-1,-2,-3)m七種取值,空間七種取向,七條等價(簡并)f軌道.第六十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.自旋量子數(shù)ms取值：ms=+1/2或-1/2意義：表示電子自旋方向

地球有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，電子圍繞核運動，相當于公轉(zhuǎn)，電子本身的自轉(zhuǎn)，可視為自旋.通常用“↑”和“↓”表示。自旋量子數(shù)ms不是解薛定諤方程引進來的（薛定諤方程不包括自旋），由相對論的笛拉克量子力學(xué)可以導(dǎo)出。ms是不依賴于上述三個量子數(shù)n、l、m而存在的獨立量。而n、l、m是量子力學(xué)直接給出的描寫原子軌道特征的量子數(shù)。第六十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五四個量子數(shù)描述核外電子運動的可能狀態(tài)例：ms每層原子

每層容納

軌道數(shù)n2

電子數(shù)2n2n=1l=0，m=01/21s(1)12n=2l=0，m=01/2

2s(1)48

l=1，m=0,11/22p(3)n=3l=0，m=01/23s(1)916l=1，m=0,11/23p(3)l=2，m=0,1，21/23d(5)

n=4?所以,描述一個電子的運動狀態(tài),要用四個量子數(shù):n,l,m和ms.第六十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1、薛定諤波動方程p36

1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤Schodinger)提出一個描述核外電子等微觀粒子運動狀態(tài)的方程，被命名為薛定諤方程。該方程是是一個二階偏微分方程，其中x、y、z表示e的空間直角坐標；方程的解是波函數(shù)。

式中

波函數(shù)，E能量，V勢能，m微粒的質(zhì)量，圓周率，

h普朗克常數(shù)五、描述核外電子運動能狀態(tài)的波函數(shù)及其圖像第六十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五偏微分符號二階偏微分符號

解二階偏微分方程將會得到一個什么結(jié)果呢？解代數(shù)方程，其解是一個數(shù)：x+3=5解得

x=2又已知f′(x)=2x，則f(x)=x2，確切說應(yīng)為一組函數(shù)f(x)=x2+C，C為常數(shù)。這是解常微分方程，結(jié)果是一組單變量函數(shù)；偏微分方程的解則是一組多變量函數(shù)。如F(x，y，z)等。波函數(shù)就是一系列多變量函數(shù)，經(jīng)常是三個變量的函數(shù).我們解薛定諤方程去求電子運動的波函數(shù)，什么是已知？已知條件是電子質(zhì)量m和電子的勢能V。第六十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五我們采取坐標變換的方法來解決（或者說簡化）這一問題。將三維直角坐標系變換成球坐標系。

將直角坐標三變量x，y，z變換成球坐標三變量r，，。yzxoPP′rrOP的長度(0—)OP與z軸的夾角(0—)OP在xoy平面內(nèi)的投影OP′與x軸的夾角(0—2)根據(jù)r，，的定義，有x=rsincos

y=rsinsin

z=rcosr2=x2+y2+z2第六十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

薛定諤方程中：包含了體現(xiàn)微粒性的m（質(zhì)量）、E（總能量）、V（勢能）和體現(xiàn)波動性的（波函數(shù)），所以該方程能反映電子等微觀粒子的運動狀態(tài)。解方程的目的：解出波函數(shù)和相應(yīng)的能量E。為了得到電子運動狀態(tài)合理的解，必須引用只能取整數(shù)值的三個參數(shù)——量子數(shù)。第六十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2、波函數(shù)1、一維空間伸展的波——繩子波，符號(x)2、二維空間伸展的波——海水波，符號(x，y)3、三維空間伸展的波——電子波，符號(x,y,z)這樣的波很難描述，因為三維空間均被占用，波的形狀和大小就難以表示。原子核外的電子可以處于不同的狀態(tài)，因此由薛定諤方程解出的描述這些狀態(tài)的波函數(shù)也不相同。

電子具有波粒二象性，我們現(xiàn)在把電子看作一種在三維空間伸展的特定波來描述。第六十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

同上述方法類似，電子在原子核外一定的運動狀態(tài)也可以用相應(yīng)的波函數(shù)來描述，即以電子在空間的位置和空間三維坐標（x,y,z)建立起一個函數(shù)關(guān)系式。波函數(shù)——是描述核外電子運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式(x,y,z)原子軌道——原子中一個電子的可能的空間運動狀態(tài)。第六十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

由薛定諤方程解出來的波函數(shù)是受三個常數(shù)n、l、m限制的三變量函數(shù)。n、l、m并不是任意的常數(shù)，而是一些特定的數(shù)值，其數(shù)值的規(guī)定是由解微分方程決定的，即n、l、m只能取某些分立的數(shù)值，是量子化的，故稱量子數(shù)。在量子力學(xué)中，三個量子數(shù)選用一定值時，就可以求得一種相應(yīng)的波函數(shù)。由此可見，由三個確定的量子數(shù)組成一套參數(shù)即可描繪出一種波函數(shù)的特征，即可以描繪出核外電子的空間運動狀態(tài)，加上電子自旋的量子數(shù)ms,四個量子數(shù)可以確定電子的一個運動狀態(tài)。第七十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3、波函數(shù)的徑向部分和角度部分(P38)

要正確地了解波函數(shù)，應(yīng)從薛定諤方程引出。對薛定諤方程求解，涉及到較復(fù)雜的數(shù)學(xué)，是件很麻煩的事情。如果我們采取坐標變換的方法，將三維直角坐標(x，y，z)變換成球坐標(r，θ,φ)，求解波動方程的工作就會簡單的多。將關(guān)系式代入薛定諤方程式，再經(jīng)數(shù)學(xué)處理，利用變數(shù)分離法可得出如下形式的波函數(shù)：Ψ(n,l,m)(x,y,z)→Ψ(r,θ,φ)Ψ(n,l,m)(r,θ,φ)=R(n,l)(r)·

Y(l,m)(θ,φ)完全波函數(shù)徑向波函數(shù)

角度波函數(shù)第七十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

將直角坐標三變量x，y，z變換成球坐標三變量r，，。yzxoPP′rrOP的長度(0—)OP與z軸的夾角(0—)OP在xoy平面內(nèi)的投影OP′與x軸的夾角(0—2)根據(jù)r，，的定義，有x=rsincos

y=rsinsin

z=rcosr2=x2+y2+z2第七十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（1）波函數(shù)的角度部分圖示

波函數(shù)的角度部分Y(θ,φ)隨角度變化的圖形叫波函數(shù)的角度部分圖示。解薛定諤方程可以得到具體的波函數(shù)的角度部分關(guān)系式。由于角度部分與r無關(guān)，因此與主量子數(shù)無關(guān)，因此寫成Y(l,m)(θ,φ)第七十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五s、p、d軌道角度部分剖面圖第七十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）波函數(shù)的徑向部分圖示

波函數(shù)的徑向部分R(r)在任意給定方向上（即一定的θ,φ）隨r的變化圖形叫波函數(shù)的徑向部分圖示。徑向波函數(shù)與主量子數(shù)n和角量子數(shù)l的大小有關(guān)，因此寫作R(n,l)(r).氫原子軌道的徑向波函數(shù)圖示第七十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4、電子云的角度分布和徑向分布

量子力學(xué)理論證明：概率密度=||2

幾率=||2

V即波函數(shù)|ψ|2代表在核外空間某處找到電子的概率電子云圖是概率密度||2的形象化說明。黑點密集的地方，||2的值大，概率密度大；反之概率密度小。電子云同波函數(shù)一樣，也可以分為角度部分和徑向部分。要求：電子云圖像：記形狀波函數(shù)的圖象：記形狀、記符號

符號表示原子軌道的對稱性，在討論化學(xué)鍵的形成、分子軌道的形成時有重要作用。第七十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五電子云的角度分布（1）電子云的角度分布圖示第七十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）電子云的角度分布和波函數(shù)角度分布的對比Yl，m(θ,φ)Y2

l，m(θ,φ)

胖瘦有正負號無正負號|R|2對r做圖，得徑向密度分布圖，但這種圖形用的很少，用的比較多的是電子的幾率徑向分布圖。（3）電子云的徑向分布圖第七十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五電子云的徑向分布圖|R|2

r1s2s3sD(r)r1saor2sD(r)D(r)r3s第七十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五以1s為例，考察離核距離為r，厚度為r的薄球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的概率。rr半徑為r的球面，表面積為4r2球殼的體積近似為V=4r2r概率（W）=概率密度體積（V）|R|2表示球殼內(nèi)的概率密度則厚度為r的球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的概率為:W=|R|24r2r

單位厚度球殼內(nèi)幾率為：第八十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

令D(r)=4r2|R|2，D(r)稱為徑向分布函數(shù)。用D(r)對r作圖，考察單位厚度球殼內(nèi)的概率隨r的變化情況，即得到徑向概率分布圖。必須注意：離核近的球殼中幾率密度大，但由于半徑小，故球殼的體積小，造成該球殼體積內(nèi)的幾率??；離核稍遠的球殼中幾率密度小，但由于半徑大，故球殼的體積大，造成對應(yīng)球殼內(nèi)的幾率大；如果離核再遠，球殼中幾率密度又變小，雖然半徑大，球殼的體積大，而結(jié)果是對應(yīng)球殼內(nèi)的幾率又變小。所以徑向分布函數(shù)不是單調(diào)的(即不單調(diào)上升或單調(diào)下降)，其圖象是有極值的曲線第八十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五電子云徑向概率密度分布圖(D-r)第八十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-6基態(tài)原子電子組態(tài)1-6-1構(gòu)造原理

一、多電子原子的能級1、屏蔽效應(yīng)

由主量子數(shù)n的物理意義知道，單電子原子的能級純由n來決定。因為它們的原子核外只有一個電子，這個電子只受到原子核的吸引。H原子、類氫離子：En=－13.6Z2/n2(ev)=－2.179×10－18Z2/n2(J)第八十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

多電子原子中，不僅存在電子與核之間的靜電引力，還有電子與電子之間的相互排斥力，電子的能量不能純由n決定，而由n和l共同決定。這主要是由于多電子原子之間的屏蔽所致，說明多電子原子的能級與屏蔽作用有關(guān)。第八十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五研究外層的一個電子

以Li原子為例說明這個問題：

它受到核的的引力，同時又受到內(nèi)層電子的－2的斥力。

實際上受到的引力已經(jīng)不會恰好是+3，受到的斥力也不會恰好是－2，很復(fù)雜。

我們把看成是一個整體，即被中和掉部分正電的的原子核。

于是我們研究的對象——外層的一個電子就相當于處在單電子體系中。中和后的核電荷Z變成了有效核電荷Z*。第八十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

定義：

多電子原子中，內(nèi)層電子對外層電子的排斥，相當于核電荷對外層電子引力的減弱，這種現(xiàn)象叫做內(nèi)層電子對外層電子的屏蔽作用。其它電子對選定電子的屏蔽作用的效果叫屏蔽效應(yīng)。

屏蔽效應(yīng)使得核對電子的引力減小，因而電子的能量增高。

第八十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五多電子原子的能級公式為：

式中：Ｚ*有效核電荷——

被屏蔽效應(yīng)降低后所剩余的核電荷稱為有效核電荷，用Ｚ*＝Ｚ－σ表示。σ——稱為屏蔽常數(shù)，它表示除指定電子外，其他電子對核電荷的抵消部分。從能量公式中可知E與n有關(guān)，但與l有關(guān)，因此角量子數(shù)也間接地與能量聯(lián)系。第八十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五斯萊特由光譜數(shù)據(jù)，歸納出一套估算屏蔽常數(shù)的方法：（1）先將電子按內(nèi)外次序分組：ns,np一組nd一組nf一組如：1s;2s,2p;3s3p;3d;4s,4p;4d;4f;5s,5p;5d;5f。（2）外組電子對內(nèi)組電子的屏蔽作用=0（3）同一組，=0.35(但1s，=0.3)（4）對ns,np，(n-1)組的=0.85；更內(nèi)的各組=1（5）對nd、nf的內(nèi)組電子=1注：該方法用于n為4的軌道準確性較好，n大于4后較差。這樣能量公式為：2、斯萊特規(guī)則第八十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

從能量公式中可知E與n有關(guān)，但與l有關(guān)，因此角量子數(shù)也間接地與能量聯(lián)系。例：求算基態(tài)鉀原子的4s和3d電子的能量。(此題從填充電子的次序來看,最后一個電子是填入3d軌道,還是4s軌道)K1s22s22p63s23p63d13d=181=18,Z*=19-18=1K1s22s22p63s23p64s14s=101+80.85=16.8,Z*=2.2第八十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.能級與n、l的關(guān)系（1）l相同:n↑，E↑

如:E1s＜E2s＜E3s＜E4sE2p＜E3p＜E4p＜E5pE3d＜E4d＜E5d

原因：一方面，n越大，電子離核的平均距離越遠，核對其吸引力減弱，使能級升高；另一方面，n越大，內(nèi)層電子越多，原子中其它電子對它的屏蔽作用則越大，即σ越大，有效核電荷越少，使能級升高。第九十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）n相同:l↑，E↑

Ens＜Enp＜End＜Enf

如：E3s＜E3p＜E3dE4s＜E4p＜E4d＜E4f

因電子的能量角量子數(shù)l的不同而不同，4s，4p，4d，4f受到其它電子的屏蔽作用依次增大，σ越大，有效核電荷越少，使能級升高。故在多電子體系中，n相同而l

不同的軌道，發(fā)生能級分裂。第九十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（3）n、l均不同，出現(xiàn)能級交錯

n≥4,Ens＜E(n-1)d＜Enpn≥6,Ens＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp

如：E4s<E3d

，E6s<E4f<E5d

主量子數(shù)n相同時，電子離核的平均距離相同，為什么能量會有高低之分呢？n、l都不同時，為什么會出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象呢？這個問題可以從電子的鉆穿效應(yīng)來解釋。

第九十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4、鉆穿效應(yīng)

為什么電子在填充時會發(fā)生能級交錯現(xiàn)象？以4s和3d軌道為例：3d與4s軌道的徑向分布圖

從圖中看出4s軌道3d軌道鉆得深，可以更好地回避其它電子的屏蔽，所以填充電子時先填充4s電子。第九十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五對n相同l不同的軌道能級交錯順序解釋

4s：l小，鉆穿效應(yīng)大，對軌道能量起降低作用。

n大，半徑大，對軌道能量起升高作用

前者占主導(dǎo)因素

3d：l大，鉆穿效應(yīng)小，對軌道能量起升高作用。

n小，半徑小，對軌道能量起降低作用

前者占主導(dǎo)因素

這是因4s電子具有比3d電子較大的穿透內(nèi)層電子而被核吸引的能力（鉆穿效應(yīng)）。

結(jié)果：E4s<E3d第九十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五n≥4,Ens

＜E(n-1)d＜Enpn≥6,Ens

＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp定義:由于角量子數(shù)l不同，概率的徑向分布不同，電子鉆到核附近的概率不同，因而能量不同的現(xiàn)象，稱為電子的鉆穿效應(yīng)第九十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五5、近似能級圖

原子中各軌道的能級高低可以根據(jù)光譜實驗得出的，也可以用理論計算的方法也可以得出。各原子軌道能級的高低情況，如果用圖示近似地表示出來，就是近似能級圖。（1）鮑林近似能級圖

1939年,鮑林(PaulingL)從大量光譜實驗數(shù)據(jù)出發(fā),通過計算得出多電子原子中軌道能量的高低順序,提出了多電子原子的原子軌道近似能級圖。

圖中一個小圓圈代表一個軌道(同一水平線上的圓圈為等價軌道)；箭頭所指則表示軌道能量升高的方向.

第九十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五鮑林能級圖第九十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

1s

2s2p

3s3p

4s3d4p

5s4d5p

6s4f5d6p

7s5f6d7p能級順序：

具有一定能量的軌道處于一個能級；能量相同的軌道，能級相同，稱為簡并軌道；能量相近的軌道劃分為一組稱為能級組。同組內(nèi)的能級的能量相近，但組與組之間能量差別大。主量子數(shù)相同的為一層。各周期元素數(shù)目＝相應(yīng)能級組中原子軌道容納

的最多電子數(shù)

第九十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五能級組能級可容納的相應(yīng)周期元素數(shù)目最多電子數(shù)Ⅰ1s2一2Ⅱ2s2p8二8Ⅲ3s3p8三8Ⅳ4s3d4p18四18Ⅴ5s4d5p18五18Ⅵ6s4f5d6p32六32Ⅶ7s5f6d7p32七32能級組的劃分是導(dǎo)致周期表中化學(xué)元素劃分為周期的本質(zhì)原因。第九十九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五6、徐光憲的——（n+0.7l）近似規(guī)律P43能級分組原則：

我國著名量子化學(xué)家徐光憲教授根據(jù)光譜數(shù)據(jù)提出(n+0.7l)公式來劃分。(n+0.7l)值的第一位數(shù)字相同的為一個能級組。第一位數(shù)字是幾，就稱為第幾能級組。(n+0.7l)值越大，電子能量越高。如：4s、3d、4p的(n+0.7l)值依次為4.0，4.4，4.7，第一位數(shù)字為4，稱為第Ⅳ能級組。

按上公式，可將所知的能級分為七個能級組，恰好與周期表中的七個周期相對應(yīng)。由此可見，徐光憲教授總結(jié)的規(guī)律與鮑林的實驗結(jié)果是一致的。第一百頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五二、構(gòu)造原理

1、泡利原理

基態(tài)原子中不可能同時存在4個量子數(shù)完全相同的電子。換句話說，在一個軌道里最多只能容納2個電子，且自旋方向相反。這樣有了泡利原理的限制，電子就不可能都填充到最低的1s軌道上了，而是從1s軌道開始，按照泡利原理的要求，依次向高能級填充。例如：6C:1s22s22p2問題：C原子的兩個p電子是填充在一個p軌道上還是分占一個p軌道上呢？第一百零一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.洪特規(guī)則（最多軌道原則）

——由光譜實驗測定總結(jié)的規(guī)則（1）簡并軌道中的電子將盡可能以相同的自旋方向分別占不同軌道。

即在n和l相同的簡并軌道上分布的電子，將盡可能分占m不同的軌道，且自旋平行。3個p軌道、5個d軌道、7個f軌道分別是簡并軌道例如:C原子中的2p2電子，應(yīng)該是2px12py1

而不應(yīng)是2px2

N原子中的2p3電子，應(yīng)該是2px12py12pz1

而不應(yīng)是2px22py1第一百零二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五例：第一百零三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）簡并軌道軌道全滿，半滿或全空的狀態(tài)下比較穩(wěn)定,能量較低。電子填充時將盡可能成為這種狀態(tài)。

全充滿p6d10f14

半充滿p3d5f7

全空p0d0f0以上幾種情況對稱性高，體系穩(wěn)定，能量較低。電子填充時將盡可能成為這種狀態(tài)。3、能量最低原理基態(tài)原子核外電子的排布力求使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。第一百零四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

由構(gòu)造原理圖可見，隨核電核數(shù)的增加，電子填入能級的順序是:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p，7s,5f,6d,7p

構(gòu)造原理只是對大多數(shù)的電中性基態(tài)原子電子組態(tài)的總結(jié)，而不是所有原子。能級交錯—電子先填最外層的ns，后填次外層的(n-1)d，甚至填入倒數(shù)第三層的(n-2)f的規(guī)律。第一百零五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

周期系中有約20個元素的基態(tài)電中性原子的電子組態(tài)（electronconfiguration，又叫構(gòu)型或排布)不符合構(gòu)造原理，其中的常見元素是：元素按構(gòu)造原理的組態(tài) 實測組態(tài)

(24Cr)1s22s22p63s23p63d44s2

1s22s22p63s23p63d54s1(29Cu)1s22s22p63s23p63d94s2

1s22s22p63s23p63d104s1(42Mo)1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1(47Ag)1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1(79Au)1s2···4s24p64d104f145s25p65d96s2

1s2···4s24p64d104f145s25p65d106s1

第一百零六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

實驗還表明，當電中性原子失去電子形成正離子時，總是首先失去最外層電子，因此，副族元素基態(tài)正離子的電子組態(tài)不符合構(gòu)造原理。例如:元素電中性原子正離子價電子組態(tài)的價電子組態(tài)（最外層電子數(shù)）Fe 3d64s2 Fe2+ 3d6（14e）

Fe3+ 3d5（13e）

Cu 3d104s1 Cu+3d10（18e）

Cu2+3d9（17e）第一百零七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

為了書寫方便，避免電子結(jié)構(gòu)過長，更好地突出正在充填的電子殼的差別，通常把內(nèi)層已達稀有氣體的電子層結(jié)構(gòu)寫成“原子實”，用稀有氣體符號加括號表示:21Sc:[Ar]3d14s2；24Cr：[Ar]3d54s1；11Na：[Ne]3s1第一百零八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-6-2基態(tài)原子電子組態(tài)

（原子核外電子排布）1.第四周期20Ca：1s22s22p63s23p64s23d0從Sc到Zn，d電子逐漸增加，依次填充，但Cr和Cu較特殊。思考:24Cr和29Cu的電子結(jié)構(gòu)如何填充？24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1半滿穩(wěn)定

而不是3d44s229Cu：1s22s22p63s23p63d104s1半滿、全滿穩(wěn)定

而不是3d94s2第一百零九頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五2.第五周期

37Ru：[Kr]4d05s1

由于E5s＜E4d,因此從Ru開始，電子先填充5s，然后充填到4d上去。但由于能級差小，第五周期的元素電子填充有時變得不太規(guī)律，以致光譜實驗測定結(jié)果與三原則的推論有不一致的情況。如：41Nb44Ru45Rh(4d45s14d75s14d85s1)

46Pd74W78Pt(4d105d46s25d96s1)第一百一十頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.第六周期

由于E6s＜E4f＜E5d，因此從Cs開始，按照此能級依次填充。但La和Gd較特殊57La（鑭）：不是[Xe]6s24f1而是[Xe]6s24f05d164Gd（釓）：不是[Xe]6s24f8而是[Xe]6s24f75d1

這主要是因為f0、f7比較穩(wěn)定的緣故。其中還有一些用三原則解釋不了的。4、寫基態(tài)原子電子組態(tài)（原子核外電子排布）幾個重要的說明第一百一十一頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

1.基態(tài)原子電子組態(tài)（原子核外電子排布）原理是概括了大量事實后提出的一般結(jié)論。因此絕大多數(shù)原子的電子實際排布與這些原理是一致的，然后有些副族元素特別是第6、7周期的某些元素原子的電子排布實驗測定結(jié)果并不能用排布原理完滿解釋。我們在實驗中應(yīng)該首先是承認事實，不要拿事實去適應(yīng)原理，但也不要因為還有某些不足而全面否定它。和任何原理一樣，這些原理也只有相對近似的意義，科學(xué)的任務(wù)是承認矛盾，發(fā)展原理，使它更加科學(xué)。第一百一十二頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

2.書寫電子層結(jié)構(gòu)（電子排布式）與電子填充的表示不一樣。即在能級交錯的地方，填充電子時先填入低能量軌道，再填入高能量軌道；但是，表示電子層結(jié)構(gòu)或?qū)戨娮优挪际綍r，則按電子層寫，同層寫在一起，不按能級組寫。第一百一十三頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五3.填充電子和失去電子的順序不一致，不是先失去能量高的電子，而是先失去最外層的電子，再失去次外層的電子。例：Co—1s22s22p63s23p64s23d7

Co2+—1s22s22p63s23p63d74s0第一百一十四頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五4.在寫價電子構(gòu)型（價e結(jié)構(gòu)）時，對于主族元素就是最外層電子排布；對于過渡元素的原子，一般應(yīng)包括次外層的d電子；對于離子，若原子失去電子后次外層變?yōu)樽钔鈱?，則要將最外層電子寫完整。

例：Cl:1s２2s２2p６3s２3p５

價電子構(gòu)型為

3s２3p５

Fe:1s２2s２2p６3s２3p６3d64s２

價電子構(gòu)型為3d64s２第一百一十五頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五1-7元素周期系1-7-1元素周期律

1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫在總結(jié)對比當時已知的60多種元素的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素之間的本質(zhì)聯(lián)系：按原子量遞增把化學(xué)元素排成序列，元素的性質(zhì)發(fā)生周期性的遞變。這就是元素周期律的最早表述。第一百一十六頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五

1911年,年輕的英國人莫塞萊在分析元素的特征X射線時發(fā)現(xiàn)，門捷列夫化學(xué)元素周期系中的原子序數(shù)不是人們的主觀賦值，而是原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。

隨后的原子核外電子排布理論則揭示了核外電子的周期性分層結(jié)構(gòu)。因而，元素周期律就是：隨核內(nèi)質(zhì)子數(shù)遞增，核外電子呈現(xiàn)周期性排布，元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性遞變。第一百一十七頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性的內(nèi)在原因一1.元素周期律：元素的性質(zhì)隨著核電荷數(shù)遞增而呈現(xiàn)周期性遞變的規(guī)律。如：原子半徑、第一電離能、元素的金屬性和非金屬性、元素的最高化合價等都出現(xiàn)周期性的變化。2.元素周期律產(chǎn)生的原因

元素性質(zhì)的周期性來源于原子電子層結(jié)構(gòu)的周期性。每一周期都從開始到結(jié)束，周期性的重復(fù)這一變化。第一百一十八頁，共一百六十三頁，編輯于2023年，星期五元素的化學(xué)性質(zhì)，主要取決于它的最外電子層的結(jié)構(gòu)，而