第四章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系

第四章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五一.原子結(jié)構(gòu)發(fā)展概況1.Dalton原子論

每一種化學(xué)元素的最小單位是原子；同種元素的原子質(zhì)量相同，不同種元素由不同原子組成，原子質(zhì)量也不相同；原子是不可分的。道爾頓（英）1766－1844第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五1897年湯姆遜（Thomson，1856~1940）通過陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子的存在。認(rèn)為電子處于在帶正電荷的球內(nèi)。2.湯姆遜的西瓜原子模型第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五考察粒子在金箔上的散射。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)粒子未偏轉(zhuǎn)。一部分粒子偏轉(zhuǎn)。sourcedeflectedundeflectedreflected1911年英國科學(xué)家盧瑟福（Rutherford，D.1749-1819）進(jìn)行了著名的粒子散射實(shí)驗(yàn)

結(jié)論：原子中的正電荷集中在一個(gè)很小的核上，其余大部分是空的。3.盧瑟福的原子的有核模型第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五白光做光源連續(xù)光譜：包含某一段范圍內(nèi)所有不同波長的光譜。第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五氫原子光譜第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五4.波爾原子模型（1）1900年，普朗克的量子論：輻射能的吸收和發(fā)射是不連續(xù)的（量子化），是按照一個(gè)最小單位或最小單位的整數(shù)倍吸收或發(fā)射的，這種情況稱為能量的量子化。能量的最小單位叫做能量子，簡稱量子。以光或輻射形式傳遞的能量子具有的能量ε與輻射的頻率成正比：

h＝6.626×10-34J·s，稱為普朗克常數(shù)。（2）1905年，愛因斯坦的光子學(xué)說：

光不僅是一種波，而且具有粒子性。第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五波爾原子模型要點(diǎn)：ao基態(tài)激發(fā)態(tài)1.核外電子只能在定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)，既不吸收能量，也不輻射能量。電子運(yùn)動(dòng)軌道是以核為圓心的不同半徑的同心圓；2.不同定態(tài)軌道能量不同，且不連續(xù)；原子軌道不同能量狀態(tài)稱為能級；3.電子可在不同的定態(tài)軌道間躍遷，在這個(gè)過程中吸收一定的輻射能或以光的形式放出能量。放出或吸收的能量，正好等于兩個(gè)軌道的能級差ν=△E/h=（E2-E1）/h第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五氫原子光譜n=1n=2n=5n=6n=4n=3n=7第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五波爾模型的成功與局限性成功：解釋了原子的穩(wěn)定性，氫原子光譜（線光譜）的不連續(xù)性。局限：1.不能說明多電子原子體系；

2.未脫離經(jīng)典力學(xué)的框架；人為規(guī)定電子只能在服從量子化條件的定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上電子并不遵守經(jīng)典力學(xué)理論，而是服從微觀粒子特有的規(guī)律性。第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征：1.量子化特征

“量子化”是指微觀粒子的運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)過程中能量的變化是不連續(xù)的，而是以某一最小量為單位呈現(xiàn)跳躍式的變化。

舉例：原子光譜是分立的線光譜而不是連續(xù)光譜的事實(shí)。2.波粒二象性

1924年德布羅依（deBroglie）受光具有波粒二象性的啟發(fā)，提出分子、原子、電子等微觀粒子也具有波粒二象性。20世紀(jì)初，愛因斯坦的光子理論闡述了光具有波粒二象性。第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

對于質(zhì)量為m、以速度v運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子，不僅具有動(dòng)量（粒子性特征），而且具有相應(yīng)的波長（波動(dòng)性特征）。兩者間的相互關(guān)系符合下列關(guān)系式：

這就是著名的德布羅依關(guān)系式，它把物質(zhì)微粒的波粒二象性聯(lián)系在一起。式中λ稱為物質(zhì)波的波長，或德布羅依波長。第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)德布羅依關(guān)系式，可求得電子的波長。例如以一定速度運(yùn)動(dòng)的電子，其德布羅依波波長為：

這個(gè)波長相當(dāng)于分子大小的數(shù)量級。因此，當(dāng)一束電子流經(jīng)過晶體時(shí)，應(yīng)該能觀察到由于電子的波動(dòng)性引起的衍射現(xiàn)象。第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五電子衍射圖片這一推斷在1927年戴維遜和杰莫通過電子衍射實(shí)驗(yàn)得到了證實(shí)。第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五X-raysElectron兩種衍射圖相似，因電子的波長與X射線接近第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五測不準(zhǔn)原理（測不準(zhǔn)關(guān)系）（1927年，海森堡）內(nèi)容：微觀粒子在指定時(shí)刻的空間位置和動(dòng)量是不可能同時(shí)確定的。x·ph/2

x·υh/2m

h為普朗克常數(shù)：6.62610-34x和p分別為位置不確定量和動(dòng)量不確定量第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

對于宏觀物體m=10g

x=0.1mm由x·υh/2m得

=h/（2mx）

10-28m.s-1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可測量的限度范圍

表明不確定原理對于宏觀物體實(shí)際上不起作用。

對于電子m=9.11×10-31Kg其大小數(shù)量級為10-10m，位置的合理準(zhǔn)確度x=10-11m由x·υh/2m得

h/（2mx）=6106m.s-1，這已與電子的本身速度（107m.s-1）相當(dāng)。第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性解釋

微觀粒子的波動(dòng)性是大量微粒運(yùn)動(dòng)（或一個(gè)粒子的千萬次運(yùn)動(dòng)）所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，即物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是具有統(tǒng)計(jì)意義的概率波。原子中電子的運(yùn)動(dòng)特征可用“概率波”和“概率密度”來描述。空間某個(gè)區(qū)域波的強(qiáng)度（衍射強(qiáng)度）的大小與粒子出現(xiàn)機(jī)會(huì)（概率）的多少成正比。

第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

1.薛定諤方程1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤（Schr?dinger）建立了描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的波動(dòng)方程，即著名的薛定諤方程：二.原子結(jié)構(gòu)（量子力學(xué)模型）

ψ（波塞）-波函數(shù)：不是具體的數(shù)，而是描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式；是空間坐標(biāo)x、y、z的函數(shù)。ψ（x、y、z)。描述核外電子在空間運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)（原子軌道）m：粒子的質(zhì)量;E：體系的總能量；V：勢能m、E、V-體現(xiàn)微粒性；ψ-體現(xiàn)波動(dòng)性二階偏微分方程第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Ψ＝Ψ（x、y、z）也可用球坐標(biāo)（r、、）表示：Ψ＝Ψ（r、、）。

（x，y，z）或（r,θ,φ)X=r·sinθ·cosφY=r·sinθ·sinφZ=r·cosθψ(x、y、z)→ψ（r、θ、φ）=R（r)·Y（θ、φ)oxyzθφr第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

在一定條件下，通過求解薛定諤方程，可得到描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一系列波函數(shù)Ψ(r、、)的具體表達(dá)式，以及其對應(yīng)的狀態(tài)能量E。所求得的每一波函數(shù)Ψ(r、、)，都對應(yīng)于核外電子運(yùn)動(dòng)的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即一個(gè)定態(tài)，其相應(yīng)的能量即為原子軌道能級。例如基態(tài)氫原子的波函數(shù)為：

相應(yīng)的基態(tài)1s的能級為-21.8×10-19J第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

為了得到電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的合理解，必需引進(jìn)幾個(gè)參數(shù)n、l、m,稱它們?yōu)榱孔訑?shù)（表征微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一些特定的數(shù)字），每個(gè)量子數(shù)都有其確定的取值范圍。對應(yīng)于一組合理的n、l、m取值，必有一個(gè)確定的波函數(shù)ψ(r、θ、φ)n、l、m對應(yīng)，也就是有一個(gè)確定的原子軌道。ψ1、0、0代表1s原子軌道,ψ1sψ2、1、0代表2pz原子軌道,ψ2pz確定一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還需加一個(gè)mS量子數(shù)。*2.四個(gè)量子數(shù)第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五1）主量子數(shù)n

意義：描述電子層能量的高低次序和離核的遠(yuǎn)近。

取值：123456┄自然數(shù)符號：KLMNOP┄‥‥‥

n=1表示能量最低、離核最近的第一電子層。n越大，電子離核平均距離越遠(yuǎn)，能量越高，電子出現(xiàn)概率越小。第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五2）角量子數(shù)l意義：表示同一電子層中有不同的分層（亞層）；確定原子軌道的形狀，并在多電子原子中和主量子數(shù)一起決定原子軌道的能量。取值：01234（n–1）符號：spdfg┄‥‥‥n取值:1

2

3

4l取值:0010120123軌道:1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五⑴每個(gè)n值最多對應(yīng)n個(gè)不相同的角量子數(shù)l，即每個(gè)電子層最多有n個(gè)亞層。⑵l的每個(gè)值還可表示一種形狀的原子軌道

l=0，s軌道，球形；

l=1，p軌道，啞鈴形；

l=2，d軌道，花瓣形第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五3）磁量子數(shù)m(同一亞層中往往還包含著若干空間伸展方向不同的原子軌道。)意義:決定原子軌道或電子云在空間的伸展方向取值：與l有關(guān)，給定l，m有2l+1個(gè)值

-l┄0┄+l，一個(gè)m值對應(yīng)一個(gè)原子軌道第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五薛定諤方程1）主量子數(shù)n2）角量子數(shù)l3）磁量子數(shù)m取值：123456┄自然數(shù)符號：KLMNOP┄‥‥‥取值：01234…..

（n–1）符號：spdfg‥‥‥取值：與l有關(guān)，給定l，m有2l+1個(gè)值-l┄0┄+l，一個(gè)m值對應(yīng)一個(gè)原子軌道第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五lm軌道符號軌道數(shù)量00s11-1,0,+1p32-2,-1,0,+1,+2d53-3,-2,-1,0,+1,+2,+3f7

沒有外加磁場時(shí)，同一亞層中的原子軌道能量相等（3個(gè)p軌道，5個(gè)d軌道，7個(gè)f軌道），稱簡并軌道或等價(jià)軌道。在外界強(qiáng)磁場的作用下，因軌道的空間伸展方向不同，能量上會(huì)顯示出微小的差別。 第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五綜上所述：一組合理的n、l、m,可確定一個(gè)原子軌道離核的遠(yuǎn)近、形狀和伸展方向。n=3,l=1,m=0ψ3,1,0對應(yīng)3pz軌道。思考：n=4,l=0,m=0代表什么軌道？4s軌道，ψ4,0,0第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五4）自旋量子數(shù)ms電子除繞核運(yùn)動(dòng)外,還繞著自身的軸作自旋運(yùn)動(dòng)。意義：描述核外電子的自旋狀態(tài)。取值：+1/2，-1/2；↑，↓四個(gè)量子數(shù)n,l,m,ms可確定一個(gè)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五小結(jié):1.主量子數(shù)n和軌道角動(dòng)量量子數(shù)l決定核外電子的能量；2.軌道角動(dòng)量量子數(shù)l還決定原子軌道的形狀和電子云的形狀；3.磁量子數(shù)m決定原子軌道或電子云的空間取向；4.自旋角動(dòng)量量子數(shù)ms決定電子運(yùn)動(dòng)的自旋狀態(tài)。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五四個(gè)量子數(shù)與各電子層可能存在的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)列于下表:主量子數(shù)電子層原子軌道符號原子軌道數(shù)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)n=1K1s12n=2L2s2p138n=3M3s3p3d13518n=4N4s4p4d4f135732nn22n2第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五例題：假定下列各套量子數(shù)，指出其中哪些實(shí)際上

是不存在的，并說明原因。（1）(3,2,2,1/2);（2）(3,0,-1,1/2);（3）(2,2,2,2);（4）(1,0,0,0);（5）(2,-1,0,1/2);（6）(2,0,-2,1/2)【答】(3)不存在，自旋量子數(shù)只能取±1/2，同理(4)也不存在；(5)不存在，因?yàn)榻橇孔訑?shù)不能取負(fù)數(shù)。（2）（6）不存在，因?yàn)榇帕孔訑?shù)的取值受角量子數(shù)的制約。第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五3.原子軌道的圖形利用數(shù)學(xué)上的變量分離法，可將波函數(shù)Ψ（r、、）分解為兩個(gè)獨(dú)立函數(shù)的乘積：

Ψ（r、、）=R（r）.Y(、)(1)R(r)稱為波函數(shù)的徑向部分。R(r)值只隨n和l的取值而變化。

(2)Y(、)稱為波函數(shù)的角度部分。Y(、)值只隨l和m的取值而變化。oxyzθφrΨ（r、、）第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五1.角度分布圖（1）原子軌道的角度分布圖

波函數(shù)的角度部分Y(θ,φ)在不同的θ,φ角的相應(yīng)的Y值，在空間形成一個(gè)閉合的曲面，這個(gè)圖形就叫波函數(shù)的角度分布圖。角度分布圖的說明：①形狀：S----球型P----兩球相切d----花瓣型②+，-號，只代表函數(shù)取值的正負(fù)，不代表電性的正負(fù)。第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五圖4-3s、p、d原子軌道的角度分布圖的平面示意圖第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五（2）電子云的角度分布圖根據(jù)ψ(r,θ,φ)=R(r)Y(θ,φ),得

ψ2(r,θ,φ)=R2

Y2(θ,φ),

以Y2(θ,φ)

隨(θ,φ)的變化做圖,得電子云的角度分布圖。

電子云的角度分布圖與波函數(shù)的角度分布圖的比較：①圖形相似②電子云的角度分布圖比波函數(shù)的角度分布圖瘦一些因Y2(θ,φ)<Y(θ,φ),③電子云的角度分布圖無正負(fù)號.第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五原子軌道的徑向部分的圖形，通常并不以R（r）對r作圖，而是采用D（r）＝r2R2（r）對r作圖。D（r）稱為原子軌道的徑向分布函數(shù)，它表示在離核半徑為r、厚度為dr的球殼薄層中，電子出現(xiàn)總幾率隨半徑r的分布變化規(guī)律。3.徑向分布函數(shù)圖rr+dr第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五圖4-4氫原子的各種狀態(tài)的徑向分布圖第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五徑向分布函數(shù)圖說明：①

曲線上峰的個(gè)數(shù)為（n－l）個(gè)；②最高峰稱為主峰。n相同的軌道主峰離核距離相近；③

圖中極小值（D(r)＝0），這些點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五三、核外電子的排布1.屏蔽效應(yīng)：由于其它電子的排斥，使得原子核對某電子的吸引力減弱的現(xiàn)象叫做屏蔽效應(yīng)。

屏蔽效應(yīng)的大小，可用屏蔽常數(shù)σ表示Ｚ*=Ｚ-σ

Ｚ*為有效核電荷數(shù)，Ｚ為核電荷數(shù)。按Slater方法可近似估算σ值：原子內(nèi)所有電子對指定電子的屏蔽常數(shù)的總和為該電子在原子中受到的總的屏蔽常數(shù)。(1s)(2s2p)(3s3p)(3d)(4s4p)(4d)(4f)…

①外層電子對內(nèi)層電子的屏蔽常數(shù)σ為零。②同層電子間的屏蔽常數(shù)σ=0.35；但對第一層電子而言，σ=0.30。③第（n-1）層電子對第n層電子的屏蔽常數(shù)為，σ=0.85。④第（n-2）層及其以內(nèi)各層電子對第n層電子的屏蔽常數(shù)均為，σ=1.00。第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五2.鉆穿效應(yīng)

外層電子回避其他電子的屏蔽作用,更多的鉆到近核處,受到較多核電荷吸引，從而使軌道能量降低的現(xiàn)象，稱為鉆穿效應(yīng)。

鉆穿效應(yīng)大小與角量子數(shù)有關(guān)。

n同,l越小,鉆穿效應(yīng)越大

ns＞np＞nd＞nf

鉆穿效應(yīng)使各電子亞層能級的順序?yàn)椋?/p>

Ens＜Enp

＜End

＜Enf。第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

“屛蔽效應(yīng)”和“鉆穿效應(yīng)”是決定能級高低的二個(gè)方面：（1）L相等、n越大，電子離核越遠(yuǎn)、內(nèi)層電子屛蔽效應(yīng)越大、能量越高：

1S2S3S4S；（2）n相同時(shí)，L越小，鉆穿效應(yīng)越強(qiáng)，能量降低許多，

4S4P4d4f（3）n、L均不相同時(shí)，如鉆穿效應(yīng)顯著，則能級交錯(cuò)：4S3d一般來說，基態(tài)原子外層軌道能級高低的順序：

ns(n-2)f(n-1)dnp第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五圖4-9鮑利近似能級圖第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五多電子原子軌道的近似能級圖第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五3.電子在原子軌道中排布的基本原則(1)鮑利不相容原理在同一原子中，不能有兩個(gè)電子處于完全相同的狀態(tài)。每個(gè)軌道最多容納2個(gè)自旋相反的電子。(2)能量最低原理在基態(tài)時(shí)，電子總是優(yōu)先排入能量盡可能低的軌道。填充順序：

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p……按照鮑林能級圖進(jìn)行填充。第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五(3)洪特規(guī)則①在能量相同的原子軌道（簡并軌道）上時(shí)，將電子盡可能分占不同軌道，而且自旋方向相同；②當(dāng)電子分布為全充滿(ｐ6,d10,f14)，半充滿(ｐ3,ｄ5,f7),全空(ｐ0,ｄ0,f0)時(shí),原子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五4．原子中電子的實(shí)際排布(1)電子排布式多電子原子中電子進(jìn)入軌道的能級順序是1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p

電子由最低能量的1s軌道依次填入，每個(gè)軌道最多只能填入2個(gè)電子。

Be

z=4，電子排布式為：1s22s2。Oz=8Tiz=22第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五Oz=8電子排布式為：1s22s22p4。Tiz=22電子排布式為：1s22s22p63s23p63d24s2。應(yīng)該指出，按能級的高低，電子的填充順序雖然是4s先于3d，但在寫電子排布式時(shí)，仍要把3d放在4s前面，與同層的3s、3p軌道連在一起寫。

第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五24Cr能量最低排布由洪特規(guī)則②“原子實(shí)”寫法

1s22s22p63s23p64s13d5 1s22s22p63s23p64s23d41s22s22p63s23p63d54s1[Ar]3d54s1元素電子填到最后能級組注意洪特規(guī)則正確寫法29號元素Cu[Ar]3d104s1第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五價(jià)層電子排布式（價(jià)層電子構(gòu)型）例如，Ti原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d24s2，[Ar]3d24s2，其價(jià)層電子排布式為3d24s2。價(jià)電子——參與化學(xué)反應(yīng)的電子。

第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五（a)Sc(b)Cr(c)Cu原子的電子排布圖

第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五22Ti1s22s22p63s23p6

3d24s222Ti3+1s22s22p63s23p6

3d1第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五基態(tài)陽離子的電子排布原子失電子變成簡單陽離子時(shí)總是先失去最外層電子按規(guī)則，失電子的先后次序是：np>ns>(n-1)d>(n-2)f

26Fe[Ar]3d64s2

[Ar]3d64s0

[Ar]3d54s0

Fe2+ Fe3+第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五基態(tài)陽離子的五種電子構(gòu)型電子構(gòu)型外層電子結(jié)構(gòu)外層

電子數(shù)實(shí)例2e-1s22Li+,Be2+

8e-ns2

np68Na+,Mg2+,Al3+,Sc3+,Ti4+(9-17)e-ns2

np6nd1－99－17Cr3+,Mn2+,Fe2+,Fe3+,Cu2+

18e-ns2

np6nd1018Ag+,Cu+,Zn2+,Cd2+,Hg2+

(18+2)e-(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns218+2Sn2+,Pb2+,Sb3+,Bi3+

第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五4．原子的電子排布和元素周期表第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五周期的劃分和軌道能級組的關(guān)系周期數(shù)原子

序數(shù)元素?cái)?shù)目最高能級組最大電子容量11-221s第一能級組223-1082s,2p第二能級組8311-1883s,3p第三能級組8419-36184s,3d,4p第四能級組18537-54185s,4d,5p第五能級組18655-86326s,4f,4d,6p第六能級組32787-109未完237s,5f,5d,7p第七能級組32周期數(shù)＝元素電子層數(shù)元素?cái)?shù)目＝相應(yīng)能級組中原子軌道的最大電子容量第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五1.周期

1-3為短周期，4-6為長周期，7周期為不完全周期。

元素的周期性變化，決定于原子核外電子排布的周期性變化。

每一周期ns1開始，ns2np6結(jié)束。第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五族周期表把元素分為16族--7個(gè)主族（A族），1個(gè)0族(ⅧA)--7個(gè)副族（B族），1個(gè)Ⅷ族(ⅧB)ns1－2ns2np1－6(n－1)d10ns1-2(n－1)d1－8ns2(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五2.族

在周期表中，具有相同價(jià)電子構(gòu)型的元素排成一列，構(gòu)成一族。

主族:最后一個(gè)電子填入ns或np能級；

主族數(shù)等于ns和np軌道上電子數(shù)之和。

副族：最后一個(gè)電子填入(n-1)d或(n-2)f

能級；

副族數(shù)等于(n-1)d和ns軌道上電子數(shù)之和（ⅠB、ⅡB副族除外）。

舉例：Mn3d54s2第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五f區(qū)：(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2d區(qū)：(n－1)d1－8ns2(Pd：4d10無s電子)ds區(qū)：(n－1)d10ns1-2p區(qū)：ns2np1－6s區(qū)：ns1－2第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五四、元素性質(zhì)的周期性1．原子半徑通常原子半徑可分為金屬半徑、共價(jià)半徑和范德華半徑。(1)金屬半徑：金屬晶體中，相鄰兩原子核間距離的一半。(2)共價(jià)半徑：同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)鍵合時(shí)，其核間距的一半。(3)范德華半徑：分子晶體(或單原子分子)中分子之間以范德華力相互接近時(shí)，非鍵結(jié)合的兩個(gè)相同原子間核間距的一半。第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五原子半徑變化規(guī)律原子半徑的大小與原子的電子層數(shù)及有效核電荷數(shù)有關(guān)。電子層越多，原子半徑越大。有效核電荷數(shù)越多，核對外層電子的吸引力越大，原子半徑越小。(1)同一族同一主族，電子層數(shù)n增多，原子半徑就增大。

同一副族，半徑變化不明顯。(2)同一周期同一周期自左至右核電荷數(shù)依次增加，核對外層電子的吸引力增強(qiáng)，所以原子半徑從左到右遞減。第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五元素的原子半徑相對大小示意圖第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五鑭系收縮：是指整個(gè)鑭系元素原子半徑隨原子序數(shù)增加而縮小的現(xiàn)象。鑭系收縮與同一周期中元素的原子半徑自左至右遞減的趨勢是一致的，但不同的是：鑭系元素隨原子序數(shù)增加的電子是填在4f軌道上，其對最外層的6s電子和次外層5d電子的屏蔽作用較強(qiáng)，使得核對5d、6s電子的吸引很弱，因而鑭系元素的原子半徑隨原子序數(shù)的增加而縮小的幅度很小。第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五從元素Ce到元素Lu共14個(gè)元素，原子半徑從0.165nm降至0.156nm，僅減少0.009nm，這就造成了鑭系收縮的特殊性，直接導(dǎo)致了以下兩方面的結(jié)果：一是由于鑭系元素中各元素的原子半徑十分相近使鑭系元素中各個(gè)元素的化學(xué)性質(zhì)十分相近。二是第5周期各過渡元素與第6周期各相應(yīng)的過渡元素的原子半徑幾乎相等，因而它們的物理、化學(xué)性質(zhì)也都十分相似，在自然界中常常彼此共生，難以分離。r(Zr)≈r(Hf)r(Nb)≈r(Ta)…….第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五2、元素電離能I

處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個(gè)電子變成一價(jià)正離子所需吸收的能量，稱為第一電離能I1；

正一價(jià)離子再失去一個(gè)電子成為正二價(jià)離子所需能量稱為第二電離能I2

同一原子：I3>I2>I1；電離能的大小可以表示原子失去電子的難易程度。電離能越小，越容易失去電子。通常只使用第一電離能來判斷元素原子失去電子的難易程度。第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五

I的變化規(guī)律

同一周期元素從左至右，原子的第一電離能逐漸增加，原因是有效核電荷（Ｚ*）逐漸增加。

同一主族從上至下，原子的第一電離能逐漸減小，是因?yàn)殡娮訉釉黾樱沟煤藢ν鈱与娮拥奈p弱。

第七十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期五COBN曲折由于原子軌道全充滿和半充