3原子結(jié)構(gòu)(高一)蔣泓

原子結(jié)構(gòu)江蘇省新海高級(jí)中學(xué)蔣泓第一講原子結(jié)構(gòu)注：12C原子質(zhì)量的1/12=1.661×10-27kg。

原子質(zhì)量集中在原子核：原子符號(hào)

Z---質(zhì)子數(shù)；N---中子數(shù)；A---質(zhì)量數(shù)

A=Z+N

質(zhì)子

(1.673×10-27kg)（相對(duì)質(zhì)量1.007）

原子核原子中子

(1.675×10-27kg)(相對(duì)質(zhì)量1.008)

核外電子

(9.109×10-31kg)(質(zhì)子質(zhì)量的1/1836)一.原子核

質(zhì)量虧損：

氦原子核是由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，其質(zhì)量之和是：2×1.007+2×1.008=4.030；但是氦原子核的靜止質(zhì)量是4.000，比總和少了0.030,這個(gè)質(zhì)量差為質(zhì)量虧損。

失去部分的質(zhì)量是以結(jié)合能能量的形式釋放。

根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能公式：

△E=△mc2

=0.030×1.661×10-27×(3.0×108)2=4.5×10-12J

(1J

=

1/1.602×10-19eV)

由質(zhì)子和中子結(jié)合生成1molHe

核產(chǎn)生的結(jié)合能量為：

6.02×1023×4.5×10-12=2.7×1012J/mol。

*另有：鐵核的質(zhì)量為55.92,質(zhì)子和中子質(zhì)量之和為56.45,質(zhì)量虧損：0.53,放出結(jié)合能7.9×10-11J。

從結(jié)合能的大小，可判斷原子核結(jié)合的緊密程度，結(jié)合能越大，結(jié)合越緊密。

放射性概念：α射線：He核流（帶正電的α粒子）；β射線：電子流（帶負(fù)電）；γ射線：光子流。原子彈原理：核裂變

+

++3+Q核裂變:是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)原子核的變化。只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾、釷等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會(huì)分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……，使過(guò)程持續(xù)進(jìn)行下去，這種過(guò)程稱作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子核在發(fā)生核裂變時(shí)，釋放出巨大的能量稱為原子核能，俗稱原子能。

1千克鈾-235的全部核的裂變將產(chǎn)生20,000兆瓦小時(shí)的能量(足以讓20兆瓦的發(fā)電站運(yùn)轉(zhuǎn)1,000小時(shí))，與燃燒300萬(wàn)噸煤釋放的能量一樣多氫彈原理：核聚變

+

++Q氫彈又稱熱核彈或熱核武器，它是利用原子彈爆炸的能量做為“扳機(jī)”，將聚變?nèi)剂霞訜嶂翈浊f(wàn)K以上，使之發(fā)生自持的聚變反應(yīng)，在瞬間釋放出巨大的能量。氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同，但威力比原子彈大得多。原子彈的威力通常為幾百至幾萬(wàn)噸級(jí)TNT當(dāng)量，氫彈的威力則可大至幾千萬(wàn)噸級(jí)TNT當(dāng)量。還可通過(guò)設(shè)計(jì)增強(qiáng)或減弱其某些殺傷破壞因素，其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能比原子彈更好，用途也更廣泛。α衰變是一種放射性衰變。在此過(guò)程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)α粒子（由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子形成的氦原子核），并且轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2的新原子核。+α衰變：β衰變是一種放射性衰變。在此過(guò)程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)β粒子。（電子或者正電子），分為β+衰變（釋放正電子）和β-衰變（釋放電子）。+β衰變：上述過(guò)程中①重核減少了8個(gè)質(zhì)子，②重核減少了16個(gè)中子，③經(jīng)過(guò)了6次α衰變和4次β衰變，④經(jīng)過(guò)了8次α衰變和6次β衰變，其中正確的是：（）

A.只有①和②B.只有①②和③

C.只有④D.只有①②和④經(jīng)過(guò)幾次α衰變和β衰變，變成了鉛。釷B練習(xí)（2004年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽（省級(jí)賽區(qū)）試題）

2004年2月2日，俄國(guó)杜布納實(shí)驗(yàn)室宣布用核反應(yīng)得到了兩種新元素X和Y。X是用高能48Ca撞擊Am靶得到的。經(jīng)過(guò)100微秒，X發(fā)生α-衰變，得到Y(jié)。然后Y連續(xù)發(fā)生4次α-衰變，轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)為268的第105號(hào)元素Db（钅杜）的同位素。以X和Y的原子序數(shù)為新元素的代號(hào)（左上角標(biāo)注該核素的質(zhì)量數(shù)），寫出上述合成新元素X和Y的核反應(yīng)方程式。288115=284113+4He95Am+20Ca=288115+30n243481

二．核外電子

1．核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

電子質(zhì)量小(9.109×10-31kg)，運(yùn)動(dòng)空間范圍?。ㄖ睆郊s為10-10m），以接近光速、不連續(xù)的運(yùn)行。它的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，核外電子運(yùn)動(dòng)有它的特殊性，將與宏觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不同。

1900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，提出了原子只能不連續(xù)地吸收和發(fā)射能量的論點(diǎn)。這種不連續(xù)能量的基本單位稱為光量子。各種能量有大有小，但它們?cè)谖?、放出能量時(shí)，只能是光量子的整數(shù)倍，這種以光量子作為單位的能量變化稱為量子化。光量子的能量（E）與頻率（ν）成正比。即：△

E＝hν

h為普朗克常數(shù)，等于6.63×10－34J.s

光量子吸收或發(fā)射輻射的能量必須是不連續(xù)的，即量子化的。輻射能量的最小單元為hν.能量只能取hν、２hν、３hν、．．．

1924年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意首先提出了波粒二象性。說(shuō)明電子運(yùn)動(dòng)沒(méi)有固定的軌跡。（P：光子的動(dòng)量）

1927年德國(guó)物理學(xué)家海森堡提出測(cè)不準(zhǔn)原理,說(shuō)明不能把微觀粒子和宏觀物體同樣用經(jīng)典力學(xué)處理

.

由于核外電子運(yùn)動(dòng)的二象性，又在原子核外極小的空間（約10－8cm)范圍內(nèi)以極高的速率運(yùn)動(dòng)著，所以當(dāng)時(shí)海森堡認(rèn)為，在同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子的動(dòng)量和位置是不可能的，這就是被稱為海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理。

無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量。它的坐標(biāo)測(cè)得越準(zhǔn),其動(dòng)量(速度)就測(cè)得越不準(zhǔn)；它的動(dòng)量測(cè)得越準(zhǔn),其坐標(biāo)就測(cè)得越不準(zhǔn)。無(wú)確定的運(yùn)動(dòng)軌道。位置（坐標(biāo)）和動(dòng)量（速度）能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定可預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)軌道宏觀物體微觀粒子宏觀物體與微觀粒子運(yùn)動(dòng)特征比較1926年，薛定諤（schordinger）和海森堡等人建立了量子力學(xué)理論，薛定諤從波粒二象性出發(fā)，通過(guò)對(duì)比歸納得出了著名的微觀粒子波動(dòng)方程：Schordinger方程

量子力學(xué)借用經(jīng)典力學(xué)中描述物體運(yùn)動(dòng)的軌道的概念，通過(guò)波函數(shù)Ψ這種數(shù)學(xué)函數(shù)式，描述原子中各種電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以又把波函數(shù)叫作原子軌道。波函數(shù)Ψ沒(méi)有明確的物理意義，但是Ψ絕對(duì)值的平方|Ψ|2有著明確的物理意義。

|Ψ|2：表示空間某處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率，即幾率密度。|Ψ|2的空間圖像就是電子云的空間分布圖像。（比Ψ的圖像瘦一些）。E是體系的總能量，V是勢(shì)能，m是電子的質(zhì)量，h是普朗克常數(shù)，x、y、z是空間三維坐標(biāo)。

薛定諤方程的數(shù)學(xué)解很多，但從物理學(xué)意義來(lái)看，這些數(shù)學(xué)解不一定都是合理的。為了得到電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)合理的解，必須引用只能取某些整數(shù)的三個(gè)參數(shù)，即主量子數(shù)n，角量子數(shù)l和磁量子數(shù)m

為量子數(shù)。例如:Ψn，l，m=Ψ1，0，0=Ψ1s

薛定諤方程直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蜃鴺?biāo)后，方程可轉(zhuǎn)變?yōu)槿齻€(gè)只含一個(gè)變量的方程：一組合理的n、l、m取值就是一個(gè)確定的波函數(shù)Ψ（r，θ，φ）。波函數(shù)涉及的三個(gè)量子數(shù)（n、l、m)確定下來(lái)的一套參數(shù)可表示一種原子軌道。(1)主量子數(shù)（n）—決定電子層核外電子是分層排步的，離核近的電子能量低；離核遠(yuǎn)的電子能量高。n劃分：電子能量高低和離核遠(yuǎn)近不同

n=1234567符號(hào)KLMNOPQ

2、描繪核外電子運(yùn)動(dòng)的四種狀態(tài)(四個(gè)量子數(shù)）。

S電子云形狀p電子云形狀在同一層上運(yùn)動(dòng)的電子能量稍有不同，且電子云的形狀也不相同，將電子層分為不同的電子亞層。電子亞層用字母：s、p、d、f表示。同一電子層中的能量：s<p<d<f。（2）角量子數(shù)（l）—決定電子亞層K層：n=1,l=0。只有一個(gè)亞層：s亞層（1s），

s電子云球形。

L層：n=2,l=0、1。有二個(gè)亞層：s亞層，p亞層(2s、2p)。P電子云啞鈴形。

M層：n=3,l=0、1、2。

有三個(gè)亞層：s、p、d亞層（3s、3p、3d）。

d電子云花形和啞鈴加面包圈形。

N層：n=4,l=0、1、2、3。有四個(gè)亞層：s、p、d和f(4s、4p、4d、4f)。f電子云形狀更復(fù)雜。

[電子亞層表示法]

用數(shù)字和字母同時(shí)表示1s、2p、3d、4f……l只能取小于n的正整數(shù):l=01234(n-1)

相應(yīng)的能級(jí)符號(hào)：spdfg角量子數(shù)(l

）。最大值l=n-1。n電子層l亞層（能級(jí))1101s2202s12p3303s13p23d4404s14p24d34f(3)磁量子數(shù)（m）—決定電子云的伸展方向磁量子數(shù)m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向。當(dāng)給定l時(shí)，m的取值為從-l到+l之間的一切整數(shù)（包括0在內(nèi)），即0，±1，±2，±3，…±l，共有2l+1個(gè)取值。即原子軌道（或電子云）在空間有2l+1種伸展方向。原子軌道（或電子云）在空間的每一種伸展方向稱做一個(gè)軌道。

m

=0、±1、±2、±3、±l

。

各電子云有一定的伸展方向。同一電子層上，同一類型的電子云在空間伸展方向不同能量相同。2px、2py、2pz能量相同。

S電子云：m=0。只有一種軌道。

P電子云：m=0、±1。有三種伸展方向。X、Y、Z。

d電子云：m=0、±1、±2。有5種伸展方向：

XY、YZ、XZ、X2-Y2、Z2。

f電子云：m=0、±1、±2、±3。有7種伸展方向。

軌道：電子云的界面圖。電子云的表示方法。在一定電子層上，具有一定的形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間。即一個(gè)電子軌道由電子層、電子亞層、電子云伸展方向決定。

軌道表示法：2px、3dxy、4pz。

原子軌道的形狀(4)自旋量子數(shù)（ms）—決定電子自旋狀態(tài)電子的自旋用自旋量子數(shù)ms表示。ms

的取值有兩個(gè)，+1/2和-1/2。說(shuō)明電子的自旋有兩種相反的狀態(tài)，相當(dāng)于順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较颉ＭǔＳ谩啊焙汀啊北硎?。主量子?shù)(n)角量子數(shù)(l)磁量子數(shù)(m)自旋量子數(shù)（ms)確定能量確定軌道核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

四個(gè)量子數(shù)

量子

數(shù)

物

理

意

義取

值

范

圍主量子數(shù)n描述電子離核遠(yuǎn)近及能量高低n=1,2,3,…正整數(shù)角量子數(shù)l描述原子軌道的形狀及能量的高低l=0,1,2,…n-1磁量子數(shù)m描述原子軌道在空間的伸展方向自旋量子數(shù)ms描述電子的自旋方向ms=+1/2,-1/22－m=0,+1,-1,+2,,…±l

電子層（n）電子亞層（l）軌道數(shù)電子數(shù)

11s122×1222s2p1+3=222×22

33s3p3d1+3+5=322×32

44s4p4d4f1+3+5+7=422×42

nn22n2三、核外電子的排布1、多電子原子的能級(jí)（1）屏蔽效應(yīng)由于其他電子對(duì)某一電子的排斥作用而抵消了一部分核電荷，從而使有效核電荷降低，削弱了核電荷對(duì)該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽作用或屏蔽效應(yīng)。（2）鉆穿效應(yīng)在原子中，對(duì)于同一主層的電子，因s電子比p、d、f電子在離核較近處出現(xiàn)的概率要多，表明s電子有滲入內(nèi)部空間而靠近核的本領(lǐng)，這種外層電子鉆到內(nèi)層空間而靠近原子核的現(xiàn)象，稱為鉆穿作用。由于電子的鉆穿作用的不同而使它的能量發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為鉆穿效應(yīng)。哪些能級(jí)交錯(cuò)了？

1s2s2p3s3p

4s

3d4p

5s

4d

5p

6s4f5d6p

7s5f6d7pE(ns)＜E(n-3)g＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜E(np)能級(jí)交錯(cuò)近似能級(jí)組第一能級(jí)組1s第二能級(jí)組2s2p第三能級(jí)組3s3p第四能級(jí)組4s3d4p

第五能級(jí)組5s4d5p第六能級(jí)組6s4f5d6p第七能級(jí)組7s5f6d7p第八能級(jí)組8s5g6f7d8p2、核外電子排布的三原則

（1）能量最低原理：電子在原子軌道上的分布，要盡可能使整個(gè)原子的能量最低（即電子將優(yōu)先占據(jù)能量最低的原子軌道，這樣的原子處于基態(tài)）。（2）鮑林不相容原理：同一原子中不能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。（同一軌道最多容納兩個(gè)電子，且自旋方向相反。）（3）洪特規(guī)則

1s2s2p

C原子：1s22s22p2

N原子：1s22s22p3

O原子：1s22s22p4

洪特規(guī)則：在同一亞層的各個(gè)軌道中，電子盡可能分占不同的軌道，而且自旋方向相同。這樣排布電子，原子能量最低。3、原子結(jié)構(gòu)表示方法

（1）原子結(jié)構(gòu)示意圖

（2）電子排布式：例如：11Na1s22s22p63s126Fe1S12s22p63s23p63d64s2

或

[Ar]3d64s2（稱為電子排布簡(jiǎn)式）

練習(xí)寫出Cl、Al、S、

Mn的電子排布式。

（3）軌道排布式：

例：

練習(xí)：寫出下列原子的軌道表達(dá)式（1）O(2)Al(3)P(4)C（4）價(jià)電子排布式（或稱為外圍電子排布式）

a、最高能級(jí)組的電子排布式，就是價(jià)電子排布式。

b、或就是除去上周期的稀有氣體的電子排布式的部分。例：26Fe價(jià)電子排布式為：3d64s2

練習(xí)寫出Br、Zn、Si、

Co的價(jià)電子排布式。

4]1-36號(hào)元素的核外電子排布：

注意：7N原子：1s22s22p3

24Cr：1s22s22p63s23p64s13d5

29Cu：1s22s22p63s23p64s13d10

46Pd:[Kr]4d10

這四個(gè)例子可看作洪特規(guī)則的特例：同一電子亞層，當(dāng)電子排布全充滿或半充滿以及全空時(shí)，能量低，原子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

全充滿：p6d10f14

半充滿：p3d5f7

全空：p0d0f0在書寫時(shí)還是把4s寫在最外面。[課堂練習(xí)]寫出19-36號(hào)元素的原子核外電子排布。

(用電子排布式或軌道表示式表示）。（2004年夏令營(yíng)）

在元素周期表第4、第5周期中成單電子數(shù)最多的過(guò)渡元素的電子構(gòu)型分別為

和

；元素名稱是

和

。依據(jù)現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論，請(qǐng)你推測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)5g電子后，成單電子最多的元素可能的價(jià)層電子構(gòu)型為

，可能是

元素。

[Ar]3d54s1鉻[Kr]4d55s1

鉬

5g98s1128練習(xí)

假定某個(gè)星球上的元素服從下面的量子數(shù)限制：

n=1、2、3……;l=0、1、2……(n-1)；

m=±l

。ms

=+1/2。則此星球上前4個(gè)惰性元素的原子序數(shù)是多少？

練習(xí)無(wú)機(jī)化合物甲、乙分別由三種元素組成。三種元素的價(jià)電子排布分別是：asa、bsbbpb、csccp2c。甲是一種溶解度較小的化合物，卻可溶于乙的水溶液。由此推出甲、乙的化學(xué)式：

。甲溶于乙的水溶液的化學(xué)方程式：

。第二講元素周期系一、原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表1、原子的電子層結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系

（1）周期序數(shù)＝電子層數(shù)（最外層主量子數(shù)）=能級(jí)組序數(shù)

7個(gè)能級(jí)組對(duì)應(yīng)7個(gè)周期（2）各周期元素的數(shù)目=相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)周期

容納電子該周期元素?cái)?shù)11s

12223nsnp

48845ns(n-1)d

np

9

181867ns(n-2)f(n-1)dnp16323289ns(n-3)g(n-2)f(n-1)dnp255050軌道數(shù)(2007年夏令營(yíng)試題)根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論可以預(yù)測(cè)：第八周期將包括______種元素；原子核外出現(xiàn)第一個(gè)5g電子的原子序數(shù)是______。美、俄兩國(guó)科學(xué)家在2006年10月號(hào)的《物理評(píng)論》上宣稱，他們發(fā)現(xiàn)了116號(hào)元素。根據(jù)核外電子排布的規(guī)律，116號(hào)元素的價(jià)電子構(gòu)型為___________，它可能與元素____________的化學(xué)性質(zhì)最相似。練習(xí)2004年浙江省高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽試題

若原子核外電子排布的基本規(guī)律為最外層電子數(shù)不超過(guò)5個(gè)，次外層電子數(shù)不超過(guò)10個(gè)，倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過(guò)15個(gè)，而各電子層電子的最大容量仍為2n2，則元素周期表中第三、四、五周期含有的元素分別有（A）5種、10種、15種（B）8種、18種、18種（C）8種、10種、15種、（D）9種、10種、15種C2、原子的電子層結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系主族元素的族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)（ns+np）ⅠB、ⅡB族元素族序數(shù)=最外層（ns）電子數(shù)ⅢB~ⅦB族元素族序數(shù)=(n-1)d+ns電子數(shù)（最高能級(jí)組電子數(shù)）Ⅷ族沒(méi)有如此簡(jiǎn)單關(guān)系（最外能級(jí)組電子數(shù)分別為８、９、１０）ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ３、元素的分區(qū)s區(qū)：ns1-2p區(qū)：ns2np1-6（He除外）d區(qū)：ⅢB~Ⅷ族元素(n-1)d1-9ns1-2(pd除外）ds區(qū)：ⅠB、ⅡB

(n-1)d10ns1-2f區(qū)：(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2

原子的電子層結(jié)構(gòu)

與元素的分區(qū)

元素周期系的發(fā)展前景118168四、元素周期律１、實(shí)質(zhì)：原子核外電子排布的周期性變化２、原子半徑（１）共價(jià)半徑——同種元素的兩個(gè)原子共價(jià)單鍵連接時(shí)，核間距的一半。一般單鍵半徑>雙鍵半徑>叁鍵半徑（２）金屬半徑——緊密堆積的金屬晶體中以金屬鍵結(jié)合的同種原子核間距離的一半。同一原子的金屬半徑要大于共價(jià)半徑10～15%。（３）范德華半徑——非鍵合原子之間只靠分子間的作用力互相接近時(shí)，兩原子的核間距的一半。一般范德華半徑最大（非鍵合），共價(jià)半徑最小（軌道重疊），金屬半徑位于中間（緊密堆積）

（1）原子半徑在周期表中的變化只有當(dāng)d5，d10，f7，f14半充滿和全充滿時(shí)，層中電子的對(duì)稱性較高，這時(shí)②占主導(dǎo)地位，原子半徑

r增大。

①核電荷數(shù)Z增大，對(duì)電子吸引力增大，使得原子半徑r有減小的趨勢(shì)。②核外電子數(shù)增加，電子之間排斥力增大，使得原子半徑

r有增大的趨勢(shì)。以①為主。即同周期中從左向右原子半徑減小。

(a)同周期中從左向右，在原子序數(shù)增加的過(guò)程中，有兩個(gè)因素在影響原子半徑的變化這是一對(duì)矛盾，以哪方面為主？短周期的主族元素，以第3周期為例MgNaAlSiPSClAr

r/pm15413611811711010499154

長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素，以第4周期的第一過(guò)渡系列為例ScTiVCrMnFeCoNiCuZn

Sc——Ni，8個(gè)元素，r減少了

29pm。相鄰元素之間，平均減少幅度4pm許。

Na——Cl，7個(gè)元素，r減少了

55pm。相鄰元素之間，平均減少幅度10pm許。

Ar

為范德華半徑，所以比較大。

r/pm144132122118117117116115117125短周期主族元素，電子填加到外層軌道，對(duì)核的正電荷中和少，有效核電荷Z*增加得多。所以r減小的幅度大。

長(zhǎng)周期過(guò)渡元素，電子填加到次外層軌道，對(duì)核的正電荷中和多，Z*增加得少，所以r減小的幅度小。短周期主族元素原子半徑平均減少幅度10pm，長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素平均減少幅度4pm。造成這種不同的原因是什么？

Cu，Zn為

d10

結(jié)構(gòu)，電子斥力大，所以r不但沒(méi)減小，反而有所增加。ScTiVCrMnFeCoNiCuZn

r/pm144132122118117117116115117

125

試設(shè)想超長(zhǎng)周期的內(nèi)過(guò)渡元素，會(huì)是怎樣的情況。

（b）鑭系收縮LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu

15種元素，r共減小11pm。電子填到內(nèi)層(n－2)f軌道，屏蔽系數(shù)更大，Z*增加的幅度更小。所以r減小的幅度很小。

r/pm161160158158158170158

r/pm169165164164163162185162銪Eu4f76s2，f軌道半充滿，鐿Yb4f146s2，f軌道全充滿，電子斥力的影響占主導(dǎo)地位，原子半徑變大。將15鑭系種元素，原子半徑共減小11pm這一事實(shí)，稱為鑭系收縮。

KCaScTiVCrr/pm203174144132122118

Rb

SrYZr

NbMor/pm216191162145134130CsBaLaHfTaWr/pm235198169144134130鑭系收縮造成的影響對(duì)于鑭系元素自身的影響，使15種鑭系元素的半徑相似，性質(zhì)相近，分離困難。對(duì)于鑭后元素的影響，使得第二、第三過(guò)渡系的同族元素半徑相近，性質(zhì)相近，分離困難。

(c)同族中同族中，從上到下，有兩種因素影響原子半徑的變化趨勢(shì)①核電荷Z增加許多，對(duì)電子吸引力增大，使r減?。虎诤送怆娮釉龆?，增加一個(gè)電子層，使r增大。主族元素Li123pmNa154pmK203pm

Rb216pmCs235pmr增大在這一對(duì)矛盾中，②起主導(dǎo)作用。同族中，從上到下，原子半徑增大。副族元素

TiVCrr/pm132122118

Zr

NbMo145134130

HfTaW144134130第二過(guò)渡系列比第一過(guò)渡系列原子半徑r增大

12－13pm。第三過(guò)渡系列和第二過(guò)渡系列原子半徑

r相近或相等。這是鑭系收縮的影響結(jié)果。

原子半徑在族中變化

在同一主族中，從上到下，隨著核電荷數(shù)增加，元素原子的電子層數(shù)增多，原子半徑增大。

副族元素的元素半徑變化不明顯，特別是第五、六周期的元素的原子半徑非常相近。這主要是由于鑭系收縮所造成的結(jié)果。原子半徑在周期中的變化

1、同周期主族元素原子半徑從左到右逐漸減小，但稀有氣體的原子半徑大幅增加。2、同周期過(guò)渡金屬元素自左向右原子半徑縮小，但程度不大。到ds區(qū)原子半徑自左向右增大。

f區(qū)元素隨原子序數(shù)增加半徑減小幅度更小。同理，在f軌道達(dá)到半充滿、全充滿時(shí)，原子半徑不減小，反而增大。3、周期系中各相鄰元素原子半徑減少的平均幅度為：非過(guò)渡金屬＞過(guò)渡元素＞內(nèi)過(guò)渡元素4、具有相同核電荷數(shù)的離子，核外電子數(shù)越多半徑越大；具有相同核外電子數(shù)的離子，核電荷數(shù)越大半徑越小。3、電離能（勢(shì)）I定義:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子成為一價(jià)氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的能量稱元素的第一電離能I1?；鶓B(tài)M（g）→M+(g)→M2+(g)

例Al(g)→Al+(g)……第一電離能I1（578）第二電離能I2（1823）第三電離能I3=2751kJ·mol-1I大難失電子I小易失電子金屬性強(qiáng)元素的電離能用以衡量該元素原子失去電子的難易程度第一電離能：下圖是元素第一電離能周期性變化圖：請(qǐng)注意下圖中Be、B、N，Mg、Al、P的變化情況。

Be、Ne（全滿）、N(半滿)，原子穩(wěn)定能量低，I1大；難失電子。

Mg、Ar（全滿）、P(半滿)，原子穩(wěn)定能量低，I1大；難失電子。

增核外電子排布、第一電離能I1兩項(xiàng)周期性變化。

HHe

1s11s2

I113.595

24.481eV

LiBeBCNOFNe

1s22s1

2s2

2s22p1

2s22p22s22p3

2s22p4

2s22p52s22p6

5.39

9.32

8.296

11.256

14.53

13.614

17.418

21.559eV

NaMgAlSiPSCl

Ar

3s1

3s2

3s23p1

3s23p23s23p3

3s23p4

3s23p53s23p6

5.138

7.644

5.984

8.41910.484

10.357

13.01

15.755eV

1eV=1.6×10-19J(1個(gè)電子在真空中通過(guò)1V的電位差獲得的動(dòng)能。)1、同一周期主族元素自左向右隨核電荷數(shù)增大，電離能增大的趨勢(shì)，但電子排布為半充滿、全滿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電離能反常。ⅡⅤ反常2、同周期過(guò)渡金屬元素第一電離隨核電荷數(shù)增大而增大，但變化不規(guī)則，且增幅較小。同族元素的第一電離能隨原子序數(shù)增大而減小。3、周期表中左下角的堿金屬元素