無極分析化學(xué)原子結(jié)構(gòu)

無極分析化學(xué)原子結(jié)構(gòu)2023/7/241第1頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月普朗克方程：Ｅ＝hνＥ—光子的能量

ν—光的頻率h—Planck常量，h=6.626×10-34J·s一、氫原子光譜和波爾氫原子模型§7-1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型1、量子論的提出核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/242第2頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2、氫原子光譜核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/243第3頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

為解釋原子可以穩(wěn)定存在的問題和氫原子的線狀光譜，1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾總結(jié)普朗克的量子論、愛因斯坦的光子論和盧瑟福的原子模型結(jié)構(gòu)，提出了玻爾理論。實(shí)驗(yàn)說明：氫原子光譜是不連續(xù)的，即線狀光譜。經(jīng)驗(yàn)公式：n=3,4,5,6核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/244第4頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）正常情況下，原子中電子盡可能處在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)能量最低—原子處于基態(tài)（最低能級(jí)n1=1）。當(dāng)原子受到輻射獲得能量后，電子可躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道上—原子處于激發(fā)態(tài)（較高能級(jí)n2）；電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量只能取某些不連續(xù)的數(shù)值，即電子的能量是量子化的。3、玻爾氫原子模型（1）核外電子不能沿任意軌道運(yùn)動(dòng)，而只能在確定半徑和能量的軌道上運(yùn)動(dòng)；電子在不同軌道上旋轉(zhuǎn)時(shí)可具有不同能量，電子運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的能量狀態(tài)稱為能級(jí)。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/245第5頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，可以躍遷到離核較近的軌道上，能量差以電磁波的形式輻射。E：軌道能量(OrbitalEnergy)：頻率(Frequency)h：Planck常數(shù)(PlanckConstant)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/246第6頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月求出氫原子軌道的半徑和能量如n=1，Z=1，r=0.0529(nm)，E=-2.17910-18J核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/247第7頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用玻爾理論解釋氫原子光譜：當(dāng)電子從n=3,4,5,6,7等軌道跳回n=2的軌道時(shí)，按上式計(jì)算出來的波長(zhǎng)分別是653.3nm,486.1nm，434.0nm，410.2nm，397.0nm，即為氫光譜中可見光區(qū)的紅、青、藍(lán)、紫譜線的波長(zhǎng)。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/248第8頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月成功解釋了氫原子光譜的產(chǎn)生（1922年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)）；證實(shí)了里德伯公式（表示氫原子譜線的經(jīng)驗(yàn)公式）；提出了能級(jí)概念；但不能說明多電子原子光譜和氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。3.評(píng)價(jià)玻爾理論的失敗促進(jìn)了量子力學(xué)理論的誕生和發(fā)展核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/249第9頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月在光子學(xué)說中，愛因斯坦用以下兩式表示光的波粒二象性：1、微觀粒子的波粒二象性二、微觀粒子的特性電子除量子化特征以外，還具有玻爾當(dāng)時(shí)未認(rèn)識(shí)到的“波粒二象性”。1905年，愛因斯坦在普朗克量子論的啟發(fā)下，成功解釋了光電效應(yīng)，并提出了光子學(xué)說，結(jié)束了二百年來對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的爭(zhēng)論。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2410第10頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

(1).德布羅意波質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)速度為v的粒子，相應(yīng)的波長(zhǎng)為1924年，年輕的法國物理學(xué)家LouisdeBroglie（德布羅意）在光的波粒二象性及有關(guān)爭(zhēng)論的啟發(fā)下，大膽提出：一切實(shí)物微粒都具有波粒二象性。并提出這種波為德布羅意波或物質(zhì)波。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2411第11頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月證實(shí)：電子衍射實(shí)驗(yàn)的干涉圖紋1927年，美國Davisson和Germer應(yīng)用Ni晶體進(jìn)行的電子衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了電子具有波動(dòng)性的假設(shè)。根據(jù)電子衍射圖計(jì)算得到的電子衍射的波長(zhǎng)與按德布羅意公式計(jì)算出來的波長(zhǎng)完全一致，完全證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的結(jié)論。X射線衍射圖電子衍射圖核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2412第12頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1927年，海森堡（德國）從理論上證明：要想同時(shí)測(cè)定運(yùn)動(dòng)微粒的位置和動(dòng)量（或速度）是不可能的。如果微粒的運(yùn)動(dòng)位置測(cè)得越準(zhǔn)確，其相應(yīng)的速度測(cè)得越不準(zhǔn)確，反之亦然。(2).測(cè)不準(zhǔn)原理------海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理根據(jù)經(jīng)典力學(xué)用準(zhǔn)確的位置和速度來描述宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們可以正確地預(yù)測(cè)日食發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間，但對(duì)于微觀粒子如電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不能用經(jīng)典力學(xué)來描述。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2413第13頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

微觀粒子的波動(dòng)性與粒子行為的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律聯(lián)系在一起，表現(xiàn)為：

微觀粒子的波動(dòng)性是大量微粒運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的性質(zhì)，即是具有統(tǒng)計(jì)意義的概率波。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2414第14頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

總之，電子是微觀粒子，有其特征：量子化、波粒二象性、不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)電子的速度和位置。因此，不能用經(jīng)典力學(xué)或舊量子論解釋原子結(jié)構(gòu)規(guī)律，而要用近代量子力學(xué)理論——薛定諤方程描述。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2415第15頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

量子力學(xué)最基本的假設(shè)就是任何微觀粒子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可用一個(gè)波函數(shù)

來描述，微觀粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度可用2

表示。(x,y,z)可通過薛定諤方程求得。1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤從微觀粒子具有波粒二象性出發(fā)，通過光學(xué)和力學(xué)方程的類比，提出了薛定諤方程，它是描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本方程，是二階偏微分方程：二、量子力學(xué)原子模型1．波函數(shù)與原子軌道核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2416第16頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月薛定諤方程（1）方程式m：微觀粒子的質(zhì)量；E：總能量，等于勢(shì)能與動(dòng)能之和；：波函數(shù)，是薛定諤方程的解；h：Planck常數(shù)；V：勢(shì)能，表示原子核對(duì)電子的吸引能。其中：x、y、z：空間直角坐標(biāo)；核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2417第17頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月所謂求解薛定諤方程，就是求得描述微粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)以及與該狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的能量

E。（2）意義與目的反映了微觀粒子的波粒二象性。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2418第18頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月波函數(shù)

：描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)函數(shù)式。每個(gè)

代表電子在原子中的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。原子軌道：因?yàn)?/p>

波函數(shù)是x、y、z的函數(shù)，故可粗略將看成在三維空間里找到該電子的一個(gè)區(qū)域；為了通俗化，量子力學(xué)借用經(jīng)典力學(xué)的“原子軌道”一詞，把原子體系中的每個(gè)，就叫作一條原子軌道(或原子軌函)。注意：核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2419第19頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月此處的原子軌道絕不是玻爾理論的原子軌道，而是指電子的一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，指用統(tǒng)計(jì)的方法，可在所代表的區(qū)域內(nèi)找到核外運(yùn)動(dòng)的該電子，而該電子在此區(qū)域內(nèi)（即這一軌道）中的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的、測(cè)不準(zhǔn)地出現(xiàn)的。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2420第20頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

本身沒有明確的物理意義，只能說是描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式；

2有明確的物理意義：代表電子在核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率，即概率密度。單位微體積內(nèi)出現(xiàn)的概率單位微體積2.概率密度與電子云核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2421第21頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月為了形象地表示核外電子運(yùn)動(dòng)的概率分布情況，化學(xué)上慣用小黑點(diǎn)分布的疏密表示電子出現(xiàn)概率密度的相對(duì)大小。用這種方法來描述電子在核外出現(xiàn)的概率密度大小所得到的圖像稱為電子云。波函數(shù)不同，電子云圖像不同。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2422第22頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1s2s2p核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2423第23頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)薛定諤方程求解1(x,y,z）2(x,y,z）...x=rsincosy=rsinsinz=rcosx2+y2+z2=r21(r,,)2(r,,)...

(x,y,z)(r,,)用球坐標(biāo)代替直角坐標(biāo)3.波函數(shù)的空間圖像核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2424第24頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月球坐標(biāo)與直角坐標(biāo)關(guān)系核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2425第25頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月用變量分離法求解，將原有的波函數(shù)分解為：

(r,,)=R

(r)·Y

(,)

徑向波函數(shù)角度波函數(shù)它只隨電子離核的距離r變化隨角度(,)變化核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2426第26頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月氫原子的若干原子軌道徑向波函數(shù)和角度波函數(shù)軌道(r,,)R

(r)Y

(,)1s2s2pz2023/7/2427第27頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月例：s軌道角度分布圖軌道(r,,)R

(r)Y

(,)（1）表達(dá)式：（2）列表：與角度無關(guān)（3）作圖：（4）結(jié)論：所有的s原子軌道角度分布圖是一個(gè)半徑為的球面，符號(hào)為正。1szxy+核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)1).原子軌道角度分布圖2023/7/2428第28頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月例：pz軌道角度分布圖

軌道

（1）表達(dá)式=Ypz(,)=pz核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2429第29頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）列表：不同θ角的Y值θ0°30°60°90°120°150°180°cosθ10.8660.50-0.5-0.866-10.4890.4230.2440-0.244-0.423-0.489核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2430第30頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月rp(x,y,z)或(r,,)p'xyzox=rsin?

cosy=rsin?sinz=rcos?（3）作圖核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2431第31頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2pz軌道輪廓圖xyz+-xy節(jié)面由于三角函數(shù)在不同象限有正負(fù)值，導(dǎo)致原子軌道有正負(fù)；所有的pz都是雙球形。（4）結(jié)論核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2432第32頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月原子軌道角度分布圖2023/7/2433第33頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2).電子云角度分布圖

(r,,)=R(r)·Y(,)

—概率密度，2的空間分布叫電子云。波函數(shù)徑向分布函數(shù)波函數(shù)角度分布函數(shù)電子云徑向分布函數(shù)電子云角度分布函數(shù)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2434第34頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月原子軌道角度分布圖和電子云角度分布圖的區(qū)別zxyzyxxyzxz-+yzxy-+-zxy+核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2435第35頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月原子軌道角度分布圖較寬大，電子云圖形較瘦小。區(qū)別：原子軌道角度分布圖符號(hào)有正有負(fù)，電子云圖形無正負(fù)號(hào)；核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2436第36頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月電子云的角度分布圖只能反映出電子在核外空間不同角度的概率密度大小，并不反映電子出現(xiàn)的概率大小與離核遠(yuǎn)近的關(guān)系，通常用電子云的徑向分布圖來反映電子在核外空間出現(xiàn)的概率離核遠(yuǎn)近的變化。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2437第37頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月—概率密度，2的空間分布叫電子云。電子云徑向分布函數(shù)電子云角度分布函數(shù)3).電子云的徑向分布圖表示電子活動(dòng)區(qū)域隨離核距離r的變化而變化核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2438第38頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月電子云的徑向分布圖—指電子在原子核外距離為r、厚度為dr的球形薄殼中出現(xiàn)的概率隨半徑r變化時(shí)的分布圖。d＝2dV

＝

4r2drR2(r)

＝

4r2R2(r)dr

一個(gè)離核距離為r，厚度為dr的薄球殼，以r為半徑的球面面積為4r2，球殼的體積dV為4r2dr。電子在球殼內(nèi)出現(xiàn)的概率：1s電子云的徑向分布圖

R為波函數(shù)的徑向部分核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2439第39頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月以D(r)對(duì)r作圖即可得電子云徑向分布圖

曲線在r＝52.9pm處有一極大值，意指1s電子在離核半徑r＝52.9pm的球面處出現(xiàn)的概率最大，球面外或球面內(nèi)電子都有可能出現(xiàn)，但概率較小。定義D(r)＝4r2R2(r)為徑向分布函數(shù)1s電子云的徑向分布圖核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2440第40頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月52.9pm恰好是玻爾理論中基態(tài)氫原子的半徑，與量子力學(xué)雖有相似之處，但有本質(zhì)上的區(qū)別。玻爾理論認(rèn)為：電子是在半徑為52.9pm的平面圓形軌道上旋轉(zhuǎn)。量子力學(xué)認(rèn)為：電子是在半徑為52.9pm的球形薄殼內(nèi)出現(xiàn)的概率最大，而在半徑大于或小于52.9pm的空間區(qū)域中電子出現(xiàn)的概率小。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2441第41頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月氫原子部分狀態(tài)電子云徑向分布示意圖核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2442第42頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月主量子數(shù)1234567電子層符號(hào)KLMNOPQ意義：原子中電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近；是決定電子能級(jí)高低的主要因素。取值：n個(gè)，從1~∞（任何非零的正整數(shù)）。舉例：n=1代表電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核最近；代表能量低的電子層。列表：四、量子數(shù)1.主量子數(shù)n核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2443第43頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月n值越大，表示電子離核越遠(yuǎn)、能量越高。n值相同的電子，大致在同一空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，能量相近，故把n值相同的各狀態(tài)稱作一個(gè)電子層(如：n=3,稱第三電子層,或M層)對(duì)于單電子體系,

n值是決定電子能量的唯一因素，即n確定后，同一電子層各亞層的能量均相同，稱為“簡(jiǎn)并軌道”（等價(jià)軌道）。對(duì)于多電子體系，電子能量由n、l共同決定。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2444第44頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2.角量子數(shù)l意義：決定原子軌道符號(hào)及形狀，標(biāo)志電子亞層,在多電子原子中，電子能量由n、l共同決定。取值：n個(gè)，從0~n-1（n個(gè)從零開始的正整數(shù)）。l=0的原子軌道，在光譜中規(guī)定為s軌道；l=0的原子軌道，說明角動(dòng)量在各方向無變化，原子軌道呈球形；l=0的原子軌道，又稱s亞層。舉例：核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2445第45頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月角量子數(shù)的意義角量子數(shù)l原子軌道原子軌道形狀電子亞層符號(hào)0123spdf球形雙球形花瓣形spdf核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2446第46頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月主量子數(shù)和角量子數(shù)關(guān)系電子亞層符號(hào)主量子數(shù)l個(gè)數(shù)l取值原子軌道原子軌道形狀1101s球形1s2202s球形2s12p雙球形2p3303s球形3s13p雙球形3p23d花瓣形3d4404s球形4s14p雙球形4p24d花瓣形4d34f4f2023/7/2447第47頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于多電子體系，電子能量由n、l共同決定（E=n+0.7l),在n值相同的同一電子層中,l值越大,電子能量越高，如：E

3SE

3pE3d，從能量的角度看，亞層也常稱為能級(jí)。在n值一定的電子層中，可有n個(gè)具有不同狀態(tài)的分層，稱為電子亞層。如n=3，l可取0，1，2，分別表示3s、3p、3d亞層，故l標(biāo)志電子亞層；核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2448第48頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月3.磁量子數(shù)m意義：描述原子軌道在空間的伸展方向，每一個(gè)伸展方向相當(dāng)于一個(gè)原子軌道，決定在各亞層中的簡(jiǎn)并軌道數(shù)。取值：2l+1個(gè)，從0～l。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2449第49頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月l=0，s軌道，m的取值數(shù)2l+1=1個(gè)，m=0，1個(gè)s軌道l=1，p軌道，m的取值數(shù)2l+1=3個(gè)，m=0，±13個(gè)p軌道l=2，d軌道，m的取值數(shù)2l+1=5個(gè)，m=0，±1，±2

5個(gè)d軌道舉例：對(duì)于n，l相等但m不相等的軌道稱為簡(jiǎn)并軌道或等價(jià)軌道，其能量相等：如3個(gè)np軌道、5個(gè)nd軌和7個(gè)nf軌道。

核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2450第50頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月角量子數(shù)與磁量子數(shù)關(guān)系角量子數(shù)l

m個(gè)數(shù)m取值伸展方向數(shù)原子軌道數(shù)0(s)

1011個(gè)s軌道:s1(p)

303個(gè)p軌道:pzpx,py

2(d)505個(gè)d軌道:dxz,dyz+1,-1+2,-2+1,-135核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2451第51頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1101s球形10112202s球形10112p雙球形30,±13

43303s球形10113p雙球形30,±1323d花瓣形50,±1,±2594404s球形10114p雙球形30,±1324d花瓣形50,±1,±25

主量子數(shù)l個(gè)數(shù)l取值原子軌道原子軌道形狀m個(gè)數(shù)m取值空間取向軌道總數(shù)34f7716主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)關(guān)系2023/7/2452第52頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

解薛定諤方程解出一個(gè)波函數(shù)，就得到一條原子軌道；但要使其解是合理解，需要指定三個(gè)量子數(shù)n，l，m為一定值；另外，原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)表明，電子還有另一種運(yùn)動(dòng)形式，稱為“自旋運(yùn)動(dòng)”，用自旋量子數(shù)mS表示，它不是解薛定諤方程得到的。n，l，m，mS稱為四個(gè)量子數(shù)。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2453第53頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.自旋角動(dòng)量量子數(shù)（ms）自旋方向相同，自旋方向相反意義：代表電子在原子軌道中的自旋方向。取值：分別代表順時(shí)針方向自旋和反時(shí)針方向自旋。每個(gè)軌道中允許容納2個(gè)電子，但必須自旋相反。核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2454第54頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月四個(gè)量子數(shù)的基本概念量子數(shù)符號(hào)名稱取值主要意義n主量子數(shù)1,2,3···l角量子數(shù)0,1,2···m磁量子數(shù)

0,±1···ms

自旋量子數(shù)電子離核遠(yuǎn)近軌道能級(jí)高低軌道形狀，符號(hào)軌道伸展方向電子的自旋核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2455第55頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月指定三個(gè)量子數(shù)n，l，m為一定值，就解出一個(gè)波函數(shù)，就得到一條原子軌道，因此，可用三個(gè)量子數(shù)n，l，m描述一條原子軌道；如3,0,0,是3s軌道，3,1,1是3p軌道中的一條。描述一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，需要四個(gè)量子數(shù)n，l，m，mS。如：（3，1，0，+1/2）表示在3p軌道上“正旋”的一個(gè)電子。總結(jié)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2456第56頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月例：n=1，l=0，m=0，用四個(gè)量子數(shù)表示。解：核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2457第57頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月211243714601252510例：填表原子軌道nlm個(gè)數(shù)容納電子數(shù)2px4f6s5d核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2458第58頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月？

(3，0，-2，+1/2)對(duì)錯(cuò)?改正；代表哪些軌道?能量？答：(3，0，0，+1/2)；3s，3,0,0

(3，2，-2，+1/2)；3d，3,2,-2，能量高？3,2代表哪些軌道?能量？答：n=3，l=2(3d亞層)；

m=0，1，-1，2，-2（5條能量相等的簡(jiǎn)并軌道）核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子模型第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2459第59頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月氫原子和類氫原子離子核外只有一個(gè)電子，它只受到核的吸引作用，其波動(dòng)方程可精確求解，其原子軌道的能量只取決于主量子數(shù)n，在主量子數(shù)n相同的同一電子層內(nèi)，各亞層的能量是相等的。如E2s＝E2p，E3s＝E3p＝E3d，等等。在多電子原子中，電子不僅受核的吸引，電子與電子之間還存在相互排斥作用，相應(yīng)的波動(dòng)方程就不能精確求解，電子的能量不僅取決于主量子數(shù)n，還與軌道角動(dòng)量量子數(shù)l有關(guān)。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2460第60頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

如前所述，量子力學(xué)可以正確解釋氫原子及類氫離子光譜和譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。對(duì)于多電子原子，借助“中心力場(chǎng)模型”近似處理——近似認(rèn)為多電子的相互影響是球形對(duì)稱的、可認(rèn)為某電子只受帶正電的原子核的作用，則可按單電子原子處理。所以，可用薛定諤方程對(duì)多電子原子近似求解。即由n，l，m可解出多電子原子的原子軌道；n，l，m，mS決定電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；n，l決定原子軌道的能量高低。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2461第61頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月但電子是按何規(guī)律進(jìn)入軌道的？是任意的嗎？光譜實(shí)驗(yàn)表明：基態(tài)原子核外電子的排布有規(guī)律——能量最低原理。為此，先要知道原子軌道的能級(jí)順序，再討論電子排布的基本原理。美國化學(xué)家鮑林根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算，得出了多電子原子中軌道能級(jí)圖。一、原子軌道近似能級(jí)圖鮑林鮑林：1954年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1963年獲諾貝爾和平獎(jiǎng)，世界至今兩次獨(dú)自獲諾貝爾獎(jiǎng)的唯有鮑林?！?-2核外電子排布與元素周期表核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2462第62頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1.鮑林近似能級(jí)圖能量6s6p5d4f6p5d4f6s5s5p4d4s4p3d3s3p2s2p1s654321能級(jí)組5p4d5s4p3d4s3p3s2p2s1s2023/7/2463第63頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月鮑林近似能級(jí)圖每個(gè)方框?yàn)橐荒芗?jí)組，能量相近，且由下至上能量增高。徐光憲電子能級(jí)分組法：E=n+0.7l，整數(shù)相同的為一能級(jí)組。相鄰能級(jí)組之間能量差較大，能級(jí)組的劃分與元素周期表中劃分的七個(gè)周期一致，體現(xiàn)了元素周期系中元素劃分為周期的本質(zhì)原因是原子軌道的能量關(guān)系。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2464第64頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1sPauling近似能級(jí)圖表示的順序（1）意義反映了原子軌道能級(jí)高低、電子填充的順序。2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p必須指出：鮑林近似能級(jí)圖僅僅反映了多電子原子中原子軌道能量的近似高低，不能認(rèn)為所有元素原子的能級(jí)高低都是一成不變的。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2465第65頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）特點(diǎn)其一，按能級(jí)高低而不是按電子層的順序排列。原子軌道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能級(jí)組一二三四五六七周期1234567電子最大容量288181832未滿其二，原子軌道與能級(jí)組、周期、電子最大容量的關(guān)系：核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2466第66頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月l相同，n不相同：n越大，能量越高；n相同，l不相同：l越大，能量越高；

（除氫原子外）n,l都不同：能級(jí)交錯(cuò)。其四，各原子軌道的能級(jí)由n，l共同決定。其三，對(duì)n，l相同的軌道(等價(jià)軌道)，其能量相同。E1s<E2s<E3sE2p<E3p<E4pE3s<E3p<E3dEns<Enp<End<EnfE6s<E4f<E5d<E6pE4s<E3d<E4p核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2467第67頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月其五，劃分：(n+0.7l)第一位數(shù)字相同為一組；(n+0.7l)大，能級(jí)高。原子軌道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7pn+0.7l1.02.02.73.03.74.04.44.75.05.45.766.16.46.777.17.47.7能級(jí)組一二三四五六七核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2468第68頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2.科頓原子軌道能級(jí)圖n相同的氫原子軌道的簡(jiǎn)并性。原子軌道的能量隨原子序數(shù)的增大而降低。隨著原子序數(shù)的增大，原子軌道產(chǎn)生能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。2023/7/2469第69頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月二．屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)——解釋E1s<E2s<E3s，

E2p<E3p<E4p1、屏蔽效應(yīng)核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2470第70頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月表示式

Z*=Z-

其中：Z*，有效核電荷數(shù)；Z：核電荷數(shù)；： 屏蔽常數(shù)，相當(dāng)于被抵消了的那部分核電荷。故可認(rèn)為其它電子屛蔽或減弱了原子核對(duì)該電子的吸引作用，則實(shí)際作用在該電子上的核電荷減小。用下式表示實(shí)際作用情況：定義：由于其它電子對(duì)某一個(gè)電子的排斥作用，而抵消一部分核電荷，從而使有效核電荷降低，削弱了核電荷對(duì)該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽效應(yīng)。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2471第71頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月氫原子系統(tǒng)的總能量利用中心力場(chǎng)模型的建立，得到多電子原子中每個(gè)電子的能量為在原子中，值越大，屏蔽效應(yīng)越大，指定電子感受到的有效電荷減少得越多，電子的能量越高。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2472第72頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月粗略地說：

內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屛蔽作用較大；

同層電子間的屛蔽作用較??；

外層電子對(duì)內(nèi)層電子的屛蔽作用可略。Slater經(jīng)驗(yàn)規(guī)則(可以估算σ值)（參看教材p163）核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2473第73頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月具體應(yīng)用：E1s<E2s<E3sE2p<E3p<E4p

l相同，n越大，內(nèi)層電子越多，屏蔽效應(yīng)越大，有效核電荷越小，核外電子受到吸引力小，電子能級(jí)高。解釋核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2474第74頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月

2n,l,m(r,θ,)=R2n,l(r)·Y2l

m(θ,)2．鉆穿效應(yīng)(PenetrationEffect)Ens<Enp<End<Enf（能級(jí)分裂現(xiàn)象）E4s<E3d<E4p（能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象）電子云徑向分布函數(shù)電子云角度分布函數(shù)（1）產(chǎn)生解釋核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2475第75頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月徑向幾率離核距離離核距離徑向幾率鉆穿鉆穿離核最遠(yuǎn)處出現(xiàn)的幾率最大3s電子云徑向

分布圖3s3p3d電子云徑向分布圖3s3p3dOO核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2476第76頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）定義從量子力學(xué)觀點(diǎn)看，電子可以出現(xiàn)在原子內(nèi)任何地方，因此，外層電子也有可能出現(xiàn)在離核很近處，這種電子滲入原子內(nèi)部而更靠近核的本領(lǐng)稱為鉆穿，電子鉆到核附近、回避其他電子屛蔽、使其能量降低的作用，稱為鉆穿效應(yīng)（穿透效應(yīng)）。（3）意義

峰越多（峰數(shù)=n

l），鉆入內(nèi)層的小峰越多，穿透效應(yīng)越大，屏蔽效應(yīng)越小，Z*越大，E越低。

核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2477第77頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月Ens<Enp<End峰的數(shù)目越多，鉆入內(nèi)層的小峰就越多，穿透效應(yīng)越大，屏蔽效應(yīng)越小，能量越低。（4）具體應(yīng)用峰的數(shù)目(n-l)穿透效應(yīng)

Z*E3s3大小大低3p2次之次之次之次之3d1小大小高4s4大小大低3d1小大小高E4s<E3d解釋核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2478第78頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月徑向幾率離核距離3d4s離核最遠(yuǎn)處出現(xiàn)的幾率最大能級(jí)交錯(cuò)由徑向分布圖知：

n相同時(shí)，l越小，峰越多，主峰雖離核越遠(yuǎn)，但小峰離核越近，即“鉆穿效應(yīng)”強(qiáng)。如4s第一小峰鉆到比3d離核更近處，能量降低許多。則能級(jí)交錯(cuò)：

E4sE3d核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2479第79頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月能級(jí)分裂同一主層，n相同時(shí)，l越小，峰越多，鉆穿效應(yīng)越強(qiáng)，則：

E3s

E3p

E3d（即同一主層、不同亞層能級(jí)分裂）核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2480第80頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月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：E1sE2s

E3s

E4s；

n相同時(shí)，l越小，鉆穿效應(yīng)越強(qiáng)，能量降低許多，能級(jí)分裂E4sE4p

E4d

E4fn、l均不相同時(shí)，如鉆穿效應(yīng)顯著，則能級(jí)交錯(cuò)：E4sE3d重點(diǎn)：記住能級(jí)順序結(jié)論屛蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)是決定能級(jí)高低的兩個(gè)方面核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2481第81頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1).能量最低原理電子總是優(yōu)先占據(jù)能量最低的軌道，使整個(gè)原子能量處于最低狀態(tài)，這就是能量最低原理。三、多電子原子核外電子的排布核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)1、核外電子排布原則2023/7/2482第82頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月三種表達(dá)方式（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，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的電子；（3）每一軌道只能容納自旋方向相反的兩個(gè)電子。2.保里不相容原理核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2483第83頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)(Z=6)C：1s22s22p22p有三個(gè)軌道，兩個(gè)電子如何填充?思考：2023/7/2484第84頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月3.洪特規(guī)則能量相同的軌道（如3條p軌道，5條d軌道，7條f軌道）叫等價(jià)軌道。電子分布到等價(jià)軌道時(shí)，總是優(yōu)先占據(jù)不同軌道，且平行自旋。特例：等價(jià)軌道處于全滿、半滿或全空狀態(tài)時(shí)能量較低，比較穩(wěn)定。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2485第85頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2.基態(tài)多電子原子核外電子的排布原則：核外電子排布三原則，近似能級(jí)圖電子排布式(全排法、簡(jiǎn)排法）

全排法——所有能級(jí)均寫出，體現(xiàn)排布全貌；

簡(jiǎn)排法——“原子實(shí)”用稀有氣體代替，用相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)加方括號(hào)表示。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2486第86頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月舉例：

Z=29Cu按近似能級(jí)圖寫出原子軌道的能級(jí)順序按照核外電子排布的規(guī)則填充電子，電子數(shù)目以數(shù)字形式寫在軌道的右上角，直至所有電子全部填充完全。按主量子數(shù)由低到高整理1s2s2p3s3p4s3d1s22s22p63s23p64s23d93d104s1Cu：1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2487第87頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月把相同電子層的能級(jí)放在一起，便于看出價(jià)電子層結(jié)構(gòu)。價(jià)電子是原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)容易參與形成化學(xué)鍵的電子，價(jià)電子所處的電子層稱為價(jià)電子層，原子實(shí)以外的電子排布稱為價(jià)電子構(gòu)型。價(jià)電子：主族：ns、np電子；副族：(n-1)d、ns電子鑭系、錒系元素：(n-2)f、(n-1)d、ns電子核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2488第88頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月離子的電子排布：當(dāng)原子失去電子成為陽離子時(shí)，其電子是按照npns(n-1)d(n-2)f的順序失去電子，如：26Fe[Ar]3d64s2

Fe2+[Ar]3d6

Fe3+[Ar]3d5

價(jià)電子構(gòu)型價(jià)電子構(gòu)型Cr3d54s1

Cl3s23p5Cu3d104s1

K4s1Pb

6s26p2

Br4s24p5

核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2489第89頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，僅外層價(jià)電子發(fā)生變化。只有在極大能量的激發(fā)下才能再失去(3d)電子。33As[Ar]4s23d104p3As3+[Ar]4s23d10As5+[Ar]3d10對(duì)絕大多數(shù)元素的原子來說，按電子排布規(guī)則得出的電子排布式與光譜實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是一致的。然而有些副族元素如W74([Xe]4f145d46s2)等，不能用上述規(guī)則予以完滿解釋，這種情況在第6，7周期元素中較多。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2490第90頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月各亞層的電子填充順序幫助記憶圖核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2491第91頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布練習(xí)361s22s22p63s23p63d104s24p6291s22s22p63s23p63d104s1341s22s22p63s23p63d104s24p4261s22s22p63s23p63d64s2241s22s22p63s23p63d44s23d54s1Kr4s23d9CuSeFeCr核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2492第92頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月四、原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期系反映元素周期律的元素排布成為元素周期表，也稱元素周期系。元素性質(zhì)隨原子的價(jià)電子結(jié)構(gòu)周期性變化的規(guī)律----元素周期律核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2493第93頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2494第94頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2495第95頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2496第96頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2497第97頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月幻島核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/2498第98頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月0IIAIAIIBIVBIIIBVBVIBVIIBVIIIIBVIIAIIIAIVAVAVIAH

氫He氦Li

鋰Be鈹B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖Na鈉Mg鎂Al鋁Si硅P磷S硫Cl氯Ar氬K鉀Ca鈣Sc鈧Ti鈦V釩Cr鉻Mn錳Fe鐵Co鈷Ni鎳Cu銅Zn鋅Ga鎵Ge鍺As砷Se硒Br溴Kr氪Rb銣Sr鍶Y釔Zr鋯Nb鈮Mo鉬Tc锝Ru釕Rh銠Pd鈀Ag銀Cd鎘In銦Sn錫Sb銻Te碲I碘Xe氙Cs銫Ba鋇Lu镥Hf鉿Ta鉭W鎢Re錸Os鋨Ir銥Pt鉑Au金Hg汞Tl鉈Pb鉛Bi鉍Po釙At砹Rn氡Fr鈁Ra鐳Lr鐒RfDbSgBhHsMtUunUunUun鑭系La鑭Ce鈰Pr鐠Nd釹Pm钷Sm釤Eu銪Gd釓Tb鋱Dy鏑Ho鈥Er鉺Tm銩Yb鐿錒系A(chǔ)c錒Th釷Pa鏷U鈾Np镎Pu钚Am镅Cm鋦Bk锫Cf锎Es锿Fm鐨Md鍆No锘族周期1234567元素周期表p區(qū)s區(qū)d區(qū)f區(qū)核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)Lu镥Lr銠2023/7/2499第99頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月周期與能級(jí)組的關(guān)系周期能級(jí)組能級(jí)組內(nèi)原子軌道能級(jí)組內(nèi)軌道能容納電子數(shù)各周期中元素種數(shù)1234567一二三四五六七1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d（未完）288181832未滿28818183223(未完)1、周期核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24100第100頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月2、族主族元素的族數(shù)＝最外電子層電子數(shù)(ns+np)副族元素的族數(shù)：(n-1)d+ns電子數(shù)＝IIIB~VIIB族數(shù)(n-1)d+ns電子數(shù)＝8,9,10為VIII族(VIIIB族)ns電子數(shù)＝IB、IIB族數(shù)副族元素的價(jià)電子可以部分或全部參加成鍵，故可呈現(xiàn)多種氧化數(shù)。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24101第101頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月1234567ⅠAⅦBⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅧⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦBAAAAALa*Ac*La*Ac*周期、族與原子的電子層結(jié)構(gòu)0核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24102第102頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月3、元素的分區(qū)價(jià)層電子構(gòu)型族區(qū)ns1-2ⅠA,ⅡAsns2np1-5ⅢA-ⅦApns2np6零族p(n-1)d10ns1-2ⅠB,ⅡBds(n-1)d1-5ns1-2ⅢB-ⅦBd(n-1)d6-8ns1-2Ⅷd(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2f(maingroupelements)主族元素(transitionelements)過渡元素(innerTransitionelements)內(nèi)過渡元素區(qū)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系根據(jù)原子的價(jià)電子構(gòu)型把周期表分成五個(gè)區(qū)核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24103第103頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月01234ds區(qū)(n-1)d10ns1-2567鑭系錒系長(zhǎng)式周期表元素分區(qū)示意圖ⅠAⅦBⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅧⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦBAAAAA(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2f區(qū)d區(qū)s區(qū)p區(qū)ns1-2(n-1)d1-9ns1-2ns2np1-6核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24104第104頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月s區(qū)

s區(qū)元素最后一個(gè)電子填充在s軌道，價(jià)電子構(gòu)型為ns1或ns2，位于周期表的左側(cè)，包括ⅠA和ⅡA族。p區(qū)p區(qū)元素最后一個(gè)電子填充在p軌道，價(jià)電子構(gòu)型為ns2np1-6，位于長(zhǎng)周期表的右側(cè)。共有ⅢA～ⅧA六族元素。s區(qū)和p區(qū)元素為主族元素，其共同特點(diǎn)是最后一個(gè)電子都填入最外電子層，最外層電子總數(shù)等于族數(shù)。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24105第105頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月d區(qū)d區(qū)元素最后一個(gè)電子基本填充在次外層(倒數(shù)第二層)(n－1)d軌道(個(gè)別例外)，它們具有可變氧化態(tài)，包括ⅢB～ⅧB共六族。ds區(qū)ds區(qū)元素的價(jià)電子構(gòu)型為(n－1)d10ns1-2。與d區(qū)元素的區(qū)別在于它們的(n－1)d軌道是全滿的；與s區(qū)元素的區(qū)別在于它們有(n－1)d10電子層，即它們的次外層d軌道已全充滿。所以ds區(qū)元素的性質(zhì)既不同于d區(qū)元素也不同于s區(qū)元素，在周期表中的位置介于d區(qū)和p區(qū)之間。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24106第106頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月f區(qū)f區(qū)元素最后一個(gè)電子填充在f亞層，價(jià)電子構(gòu)型為(n－2)f0-14(n－1)d0-2ns2，包括鑭系和錒系元素，位于周期表下方。d，ds區(qū)：副族，過渡金屬元素，第四、五、六周期過渡元素稱為第一、第二、第三過渡系元素。副族，鑭系、錒系元素，內(nèi)過渡金屬元素，都是活潑金屬。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24107第107頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月例題:

根據(jù)電子結(jié)構(gòu)式，確定42，47，80號(hào)元素在周期表中位置。42號(hào)

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1

[Kr]4d55s1

n=5---第五周期；價(jià)電子構(gòu)型4d55s1-----d區(qū)；價(jià)電子數(shù)5+1=6----ⅥB族；是過渡金屬元素Mo47號(hào)[Kr]4d105s1

n=5---第五周期價(jià)電子構(gòu)型4d105s1-----ds區(qū)IB族，是過渡金屬元素Ag。核外電子排布與元素周期表第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24108第108頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月§7-3元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑ddr=d/2共價(jià)半徑同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵結(jié)合成分子時(shí)，其核間距的一半。金屬半徑r=d/2在金屬晶格中金屬原子緊密堆積，相鄰兩金屬原子核間距離的一半?！?-3元素基本性質(zhì)的周期性第七章原子結(jié)構(gòu)d范德華半徑r=d/2在稀有氣體組成的分子晶體中，相鄰兩個(gè)同種原子核間距的一半。共價(jià)半徑<金屬半徑<范德華半徑2023/7/24109第109頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月同一主族元素從上到下，原子半徑增大；1.變化規(guī)律原子半徑在同族中的變化同一副族元素半徑增加的幅度減小，鑭系收縮所致。短周期：從左到右，原子半徑減小。原子半徑在同周期中的變化§7-3元素基本性質(zhì)的周期性第七章原子結(jié)構(gòu)2023/7/24110第110頁，課件共123頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：緩慢，積累。導(dǎo)致結(jié)果：ⅢB族后第五、六周期各對(duì)