第一章 原子結(jié)構(gòu)與周期性

第一章原子結(jié)構(gòu)與周期性第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月原子核外電子運(yùn)動(dòng)的描述

原子軌道與電子云圖形第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)及其取值與意義主量子數(shù)(n)1234角量子數(shù)0010120123磁量子數(shù)00-1,0,1自旋量子數(shù)+(-)1/2第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

原子軌道符號(hào)的意義與量子數(shù)

3S1(n=3,l=0,Ms=0.s=+(-)1/2)2px2pyMs=+(-)1pzMs=0d軌道Ms:dz20dxz,dyz+(-)1dxydx2-y2+(-)2第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用四個(gè)量子數(shù)表示氮原子上的個(gè)價(jià)電子2s22p3(2,0,0,1/2)(2,0,0,-1/2)(2,1,0,1/2)(2,1,1,1/2)(2,1,-1,1/2)第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月單電子原子（離子）能量E=-13.6z2/n2(ev)與角量子數(shù)無關(guān)第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月多電子原子能量E=-13.6(z-σ)2/n*2(ev)

Slate屏蔽常數(shù)規(guī)則

將原子中的電子分組

(1s);(2s,2p);(3s,3p);(3d);(4s,4p);(4d);(4f);(5s,5p);(5d);(5f)等

位于某小組電子后面的各組，對(duì)該組的屏蔽常數(shù)＝0，近似地可以理解為外層電子對(duì)內(nèi)存電子沒有屏蔽作用；

同組電子間的＝0.35(1s例外，1s的＝0.30);

對(duì)于ns或np上的電子，(n－1)電子層中的電子的屏蔽常數(shù)＝0.85，小于(n－1)的各層中的電子的屏蔽常數(shù)＝1.00;

對(duì)于nd或nf上的電子，位于它左邊的各組電子對(duì)他們的屏蔽常數(shù)＝1.00。第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月有效主量子數(shù)取值n123456n*1233.74.04.2第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月通過計(jì)算說明Ca為4s2還是3d2電子排列順序1s22s22p63s23p63d2單電子屏蔽常數(shù)1.00.850.35產(chǎn)生屏蔽電子數(shù)1081σ3d1.0×10+0.85×8+0.35×1=17.15E3d=-13.6×(z*/n)2=-13.6×(2.85/3)2=-12.27ev第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月填為4s2電子排列順序1s22s22p63s23p64s2單電子屏蔽常數(shù)1.010.35產(chǎn)生屏蔽電子數(shù)1081σ4s1.0×10+1.0×8+0.35×1=18.35E4s=-13.6×(z*/n)2=-13.6×(1.65/3.7)2=-2.7ev第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月Li的第一電離能？I1=E(A+)-E(A)電離能是離子中電子的總能量和原子中電子的總能量之差其中原子或離子中，每個(gè)電子的能量，由Slater方法計(jì)算I(Li+)=E(Li+)-E(Li)=2×[-13.6×(3-0.3)2/12]-2×[-13.6×(3-0.3)2/12]-[-13.6×(3-0.85×2)2/22]=5.76ev第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月比較Fe中3d電子與4s電子能量的高低

核外電子排布:1s22s22p63s23p63d64s2σ4s=0.35+0.85*14+1*10=22.25σ3d=0.35*5+18=19.75E4s=-13.6(26-22.25)2/42=-11.95evE3d=-13.6(26-19.75)2/32=-59.03evE4s>E3d第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月離子的核外電子排布由原子電子排布從外層到里失去電子如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2

Fe2+:1s22s22p63s23p63d6離子的電子構(gòu)型：2e,8e,9-17e,18e,18+2e例：pb2+的離子核外電子構(gòu)型為A）6s2B)5d106s2C）5s25p65d106s2D)4f145s25p65d106s2第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月基態(tài)與激發(fā)態(tài)

下列元素的電子構(gòu)型，哪些為基態(tài)電子構(gòu)型，哪個(gè)為激發(fā)態(tài)電子構(gòu)型。哪個(gè)為錯(cuò)誤的電子排布。A）1s22s22p5B)1s22s22p43s1C)1s22s32p4D)1s22s22p63s23p63d54s1第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月能級(jí)組的意義根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論預(yù)測(cè)；第八周期將包括多少個(gè)元素能級(jí)組8s25g186f147d108p6共50個(gè)電子，五十個(gè)元素原子核外出現(xiàn)第一個(gè)5g電子的元素其原子序數(shù)[118]8s25g1118+3=121第114號(hào)元素屬于哪一周期，哪一族[Rn]7s25f146d107p2第七周期，第四主族第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月元素性質(zhì)的周期性

1.有效核電荷Z*元素原子序數(shù)增加時(shí)，原子的有效核電荷Z*呈現(xiàn)周期性的變化。同一周期：

短周期：從左到右，Z*顯著增加。長周期：從左到右，前半部分有Z*增加不多，后半部分顯著增加。同一族：從上到下，Z*增加，但不顯著。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.原子半徑第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月鑭系元素從左到右，原子半徑減小幅度更小，這是由于新增加的電子填入外數(shù)第三層上，對(duì)外層電子的屏蔽效應(yīng)更大，外層電子所受到的Z*增加的影響更小。鑭系元素從鑭到鐿整個(gè)系列的原子半徑減小不明顯的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。ScTiVCrMnFeCoNiCu(●-●)

YZrNbMoTcRuRhPdAg(■-■)LaHfTaWReOsIrPtAu(▲-▲)第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月電離能變化的周期性第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月同一周期：主族元素從ⅠA到鹵素，Z*增大，r減小，I增大。其中ⅠA的I1最小，稀有氣體的I1最大；長周期中部(過渡元素)，電子依次加到次外層，Z*增加不多，r減小緩慢，I略有增加。N、P、As、Sb、Be、Mg電離能較大——半滿，全滿。同一主族：從上到下，最外層電子數(shù)相同；Z*增加不多，r增大為主要因素，核對(duì)外層電子引力依次減弱，電子易失去，I依次變小。第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月電子親和能第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月同一周期：從左到右，Z*增大，r減小，最外層電子數(shù)依次增多，趨向于結(jié)合電子形成8電子結(jié)構(gòu)，A的負(fù)值增大。鹵素的A呈現(xiàn)最大負(fù)值，ⅡA為正值，稀有氣體的A為最大正值。同一主族：從上到下，規(guī)律不很明顯，大部分的A負(fù)值變小。A的最大負(fù)值不出現(xiàn)在F原子而是Cl原子。第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月電負(fù)性

電負(fù)性

表示原子形成正負(fù)離子的傾向或化合物中原子對(duì)成鍵電子吸引能力的相對(duì)大小(并非單獨(dú)原子的性質(zhì),受分子中所處環(huán)境的影響)。有多種不同定義方法，定量標(biāo)度也各不相同。

①原子的雜化狀態(tài)原子的雜化狀態(tài)對(duì)電負(fù)性的影響是因?yàn)閟電子的鉆穿效應(yīng)比較強(qiáng)，s軌道的能量比較低，有較大的吸引電子的能力。所以雜化軌道中含s成分越多，原子的電負(fù)性也就越大。例如，碳和氮原子在雜化軌道sp3、sp2和sp中s成分分別為25%、33%、50%，相應(yīng)的電負(fù)性分別為2.48、2.75、3.29和3.08、3.94、4.67。一般所取碳的電負(fù)性為2.55，氮為3.04，分別相當(dāng)于sp3雜化軌道的電負(fù)性。當(dāng)以sp雜化時(shí)，碳的電負(fù)性值約接近于氧(3.44)，氮的電負(fù)性甚至比氟(3.98)還要大。第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月②鍵聯(lián)原子的誘導(dǎo)作用一個(gè)原子的電負(fù)性可因受周圍原子誘導(dǎo)作用的影響而發(fā)生變化。例如，在CH3I中的碳的電負(fù)性就小于CF3I中碳的電負(fù)性。其原因在于，F(xiàn)(3.98)的電負(fù)性遠(yuǎn)大于H(2.2)，在F的誘導(dǎo)作用下，CF3I中碳的電負(fù)性增加，甚至超過了碘。結(jié)果使得在兩種化合物中C－I鍵的極性有著完全相反的方向:在中碳帶正電，而在中碳帶負(fù)電。考慮到如上述CH3和CF3基團(tuán)的中心原子受其他原子影響而改變了電負(fù)性值，從而提出了基團(tuán)電負(fù)性的概念。一個(gè)特定的基團(tuán)有一個(gè)特定的電負(fù)性值(表)。

δ＋δ－δ＋δ－2.583.504.323.363.763.422.613.78C6H5COOCH3NO2COOHCNOHN(CH3)2NF22.782.963.103.193.322.322.30電負(fù)性NH2CI3