無機化學教案05

原子結構與元素周期律本章要求1.了解核外電子運動的特征，原子軌道和電子云的概念。理解四個量子數(shù)的物理意義和取值規(guī)那么。2.掌握原子核外電子排布所遵循的一般規(guī)律，能熟悉的寫出元素的原子和簡單離子的核外電子排布式。3.掌握元素的原子核外電子排布與元素周期表的關系〔周期、族、區(qū)〕。4.理解元素的性質(zhì)：原子半徑、元素的金屬性和非金屬性，元素的氧化值等性質(zhì)的周期性變化規(guī)律與原子結構的關系。本章共計4學時第一節(jié)原子核外電子的運動狀態(tài)電子的波粒二象性波函數(shù)與原子軌道薛定諤方程的解波函數(shù)原子軌道s,p,d軌道的角度分布圖概率密度與電子云1.概率密度2.電子云3.基態(tài)氫原子中徑向電子概率密度分布或其電子云的徑向分布圖(P106圖5-3).4.s,p,d電子云的角度分布圖圖5-2s,p,d電子云角度分布圖圖5-2s,p,d電子云角度分布圖圖5-1基態(tài)氫原子中電子概率密度分布及電子云圖5-1基態(tài)氫原子中電子概率密度分布及電子云│Ψ│2r 1-4四個量子數(shù)主量子數(shù)nK,M,N,O,P…角量子數(shù)ls,p,d,f,磁量子數(shù)m等價軌道或簡并軌道自旋量子數(shù)ms例1.對于某多電子原子,試問在其第三電子層中:1).亞層數(shù)是多少?并用符號表示各亞層.2).各亞層上的軌道數(shù)是多少?該電子層上的軌道總數(shù)是多少?3).哪些是等價軌道?解.第三層為N,其主量子數(shù)n=3.1).亞層數(shù)是由角量子數(shù)的取值數(shù)所決定的,l=0,1,2.所以有三個亞層,3s,3p,3d.2).各亞層的軌道數(shù)由磁量子數(shù)決定,n=3.l=0,m=01個3s軌道;n=3.l=1,m=0,+1,-1.3個3p軌道;n=3.l=2,m=0,+1,-1,+2,-2.5個3d軌道.此電子層上共有9個軌道.3).3個3p軌道是等價軌道;5個3d軌道也是等價軌道.多電子原子軌道的能級鮑林〔PaulingL〕的近似能級圖〔P164圖5-5〕，橫坐標為電子層〔主量子數(shù)〕，縱坐標為能量。他把他的能級圖中能量相近的能級劃歸為一組，稱為能級組，以虛線框起來。從第二能級組開始，每組都是從s能級開始，至p能級終止。各能級組號數(shù)等于原子的核外電子層數(shù)。能級組的劃分與周期表中周期的劃分一致。1．同一主層中各亞層的能級順序：ns<np<nd<nf2．同一亞層在不同電子層中的能級順序：1s<2s<3s3．同一原子中第三層以外的電子層中常出現(xiàn)能級交錯：4s<3d<4p;5s<4d<5p;6s<5d<4f<6p;ns<(n-1)d<(n-2)f<np.原子中電子的排布2-1基態(tài)原子中電子的排布原理1.能量最低原理體系的能量越低，其狀態(tài)越穩(wěn)定。2.泡利不相容原理在同一個原子中不可能有四個量子數(shù)完全相同的2個電子。3.洪德規(guī)那么電子將平行自旋分占盡可能多的等價軌道。特例：全滿、半滿和全空的等價軌道最穩(wěn)定。2-2.基態(tài)原子中的電子排布：P112的表5-2。原子核外電子排布與元素周期律3-1．周期與能級組：周期：一特短、兩短、兩長、一特長和一個不完全的特長周期。現(xiàn)已合成到112號元素。3-2．族與價層電子構型：價電子：參加化學反響時能用于成鍵的電子；價電子層：價電子所在的亞層。同周期的元素的電子層數(shù)相同，同族中的元素的價電子構型根本相同。主族：副族：3-3．周期表的元素分區(qū)：s區(qū)、d區(qū)〔ds區(qū)〕、p區(qū)、f區(qū)。元素性質(zhì)的周期性4-1原子半徑(r)：共價半徑金屬半徑范德華半徑：P119表5-54-2電離能(I)元素的第一電離能：由元素的基態(tài)的氣態(tài)原子去掉一個電子成為氣態(tài)的一價陽離子時所需要的能量。P120表5-64-3電負性(x)為衡量元素的得失電子的綜合能力。元素的電負性是指在分子中原子吸引成鍵電子的能力。見P121表5-7。4-5元素的金屬性與非金屬性元素的金屬性可用電離能來衡量，是元素的原子失電子成為陽離子的有力。元素的非金屬性可用電子親和能來衡量。元素的金屬性和非金屬性可用電負性來綜合衡量。4-7元素的氧化值元素的最高氧