无机化学课件第五章原子结构与元素周期性(全).ppt

1、2022-4-19无机化学第一节原子与元素第一节原子与元素第五章第五章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第一节第一节 原子与元素原子与元素2022-4-19无机化学5-1-3 原子轨道能级原子轨道能级5-1-3 原子轨道能级原子轨道能级日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连续变化的谱带绿、青、蓝、紫连续变化的谱带装有低压高纯装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光的放电管所发出的光,通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四条谱线可以观察到不连续的四条谱线aa为连续光谱为连续光谱氢

2、原子光谱氢原子光谱 nm 410.2 434.1 486.1 656.3aa H H H H为带状光谱为带状光谱2022-4-19无机化学氢原子中的电子在原子核周围有确定半径氢原子中的电子在原子核周围有确定半径和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动不吸收能量或放出能量道上运动不吸收能量或放出能量波尔氢原子模型波尔氢原子模型nEn/J1-2.179 10-18 2-5.45 10-19 3-2.42 10-19 4-1.36 10-19 5 -8.72 10-20 6-6.05 10-20 n越小越小, 离核越近离核越近, 轨道能量越低轨道能量越低, 势

3、能值越负势能值越负n2022-4-19无机化学处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量较低的轨道较低的轨道, 以光的形式放出能量以光的形式放出能量(即光谱即光谱谱线对应的能量谱线对应的能量) 正常状态下，原子中的电子尽可能在离核正常状态下，原子中的电子尽可能在离核最近、能量最低的轨道上运动最近、能量最低的轨道上运动(基态基态)波尔氢原子模型波尔氢原子模型基态基态 激发态激发态(电子处于能电子处于能 量较高的状态量较高的状态)吸收能量吸收能量(跃迁跃迁)放出能量放出能量En(2)-En(1)=h h Planck常数常数 光的频率光的频率2022-4-19无机化学

4、 -0.445 -0.605 -0.872 -1.36 -2.42 -5.45 -21.79E/10-19J7 6 5 4 3 2 1n121.6nm120.6nm97.25nm94.98nm93.78nm93.14nm656.5nm486.1nm434.1nm410.2nm397.2nmH H H H H 如如氢原子光谱中的氢原子光谱中的H线线 En2-En1= h h Planck常数常数 光的频率光的频率= = = 4.57 1014s-1 En3-En2 -2.42 10-19J- (-5.45 10-19J) h 6.626 10-34Js 32= = = 656.5nm 32 4.

5、57 1014s-1 c(光速光速) 3 108ms-1 2022-4-19无机化学严重的局限性。只能解释单电子原子严重的局限性。只能解释单电子原子(或或 离子离子)光谱的一般现象，不能解释多电子光谱的一般现象，不能解释多电子 原子光谱原子光谱成功地解释了氢原子和类氢原子成功地解释了氢原子和类氢原子(如如He+、 Li2+)的光谱现象的光谱现象, 推动了原子结构的发展推动了原子结构的发展 波尔氢原子模型波尔氢原子模型波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建 立能描述原子内电子运动规律的量子力立能描述原子内电子运动规律的量子力 学原子模型学原子模型2022-4-19无

6、机化学第二节原子结构的近代概念第二节原子结构的近代概念第五章第五章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第二节第二节 原子结构的近代概念原子结构的近代概念 2022-4-19无机化学原子结构的近代概念原子结构的近代概念电子的波粒二象性电子的波粒二象性概率和概率密度概率和概率密度原子轨道原子轨道电子云电子云量子数量子数2022-4-19无机化学5.2.1 电子的波粒二象性电子的波粒二象性 20世纪初人们已经发现，光不仅有微粒的性质，而且世纪初人们已经发现，光不仅有微粒的性质，而且有波动的性质，即具有波粒二象性。有波动的性质，即具有波粒二象性。 1924年，年，Louis de Brogli

7、e(德布罗意德布罗意)认为：认为：质量为质量为m, 运动速度为运动速度为的粒子，相应的波长为：的粒子，相应的波长为：=h/m=h/p，h=6.62610-34Js，Plank常量。常量。 1927年，年，Davissson和和Germer应用应用Ni晶体进行电晶体进行电子衍射实验，证实电子具有子衍射实验，证实电子具有波动性。波动性。2022-4-19无机化学5.2.2 概率和概率密度概率和概率密度概率：概率：电子在原子核外空间某处出现的机率。电子在原子核外空间某处出现的机率。 量子力学认为，原子中个别电子运动的轨量子力学认为，原子中个别电子运动的轨迹是无法确定的，亦即没有确定的轨道，这一迹是无

8、法确定的，亦即没有确定的轨道，这一点是与经典力学有原则的差别。但是原子中电点是与经典力学有原则的差别。但是原子中电子在原子核外的分布还是有规律的：核外空间子在原子核外的分布还是有规律的：核外空间某些区域电子出现的概率较大，而另一些区域某些区域电子出现的概率较大，而另一些区域电子出现的概率较小。电子出现的概率较小。概率密度：概率密度：电子在原子核外空间某处单位体电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率。积内出现的概率。2022-4-19无机化学5.2.3 原子轨道原子轨道1. 波函数波函数Schrdinger方程VEhmzyx222222228常数：Planckh：势能V：能量E波函数： ：质

9、量m：空间直角坐标zyx,2022-4-19无机化学直角坐标直角坐标( x,y,z)与球坐标与球坐标(r,)的转换的转换 222zyxrcosrz qsinsinry qcossinrxqq, , rzyx q,YrR2022-4-19无机化学 在量子力学中是用波函数和与其对应的在量子力学中是用波函数和与其对应的能量来描述微观粒子的运动状态的能量来描述微观粒子的运动状态的. 原子中电子的波函数原子中电子的波函数既然是描述电子云既然是描述电子云运动状态的数学表达式运动状态的数学表达式,而且又是空间坐标的而且又是空间坐标的函数函数,其空间图象可以形象地理解为电子运动其空间图象可以形象地理解为电子运

10、动的空间范围的空间范围,俗称俗称”原子轨道原子轨道”.为了避免与经为了避免与经典力学中的玻尔轨道相混淆典力学中的玻尔轨道相混淆,又称为原子轨函又称为原子轨函(原子轨道函数之意原子轨道函数之意),亦即波函数的空间图象亦即波函数的空间图象就是原子轨道就是原子轨道,原子轨道的数学表达式就是波原子轨道的数学表达式就是波函数函数.2022-4-19无机化学波函数的物理意义波函数的物理意义2 ：原子核外出现电子的概率密度。 电子云是电子出现概率密度的形象化描述。 1s (b) 1s )a (2界面图电子云的图及电子云的r2022-4-19无机化学2. 原子轨道角度分布图原子轨道角度分布图 将波函数的角度分

11、布部分（Y）作图，所得的图象就称为原子轨道的角度分布图。原子轨道的角度分布图。 如氢原子的1s轨道的波函数为： 1s = (1 /a03)1/2 e-r/a0其中径向部分为：R10(r) = 2(1/a0)3/2*e-r/a0角度部分为： Y00 = (1/4)1/22022-4-19无机化学)0(p2mz为例以qqcos43)(Y02/-02/30)()1(621)( areararR其中qcos)(214102/-030p2arearaz对于对于2p轨道轨道2022-4-19无机化学qqqcosAcos43),(Yx,yz+306010.8660.50-0.5-1A0.866A 0.5A0

12、-0.5A-Ao0o30o60o90o120qqcoso180zY2p2022-4-19无机化学2022-4-19无机化学5.2.4 电子云电子云1. 概率密度概率密度 在光的波动方程中，代表电磁波的电磁场强度。由于：光的强度光子数目/V（体积）=光子密度而光的强度又与电磁场强度（）的绝对值成正比：光的强度|2 所以，光子密度是与|2成正比的。同理，在原子核外某处空间，电子出现的概率密度（）也是和电子在该处的强度（）的绝对值平方成正比的： |22022-4-19无机化学2. 电子云电子云 为了形象地表示核外电子运动的概率分布情况，化学上惯用小黑点分布的疏密表示电子出现概率密度的相对大小。小黑点

13、较密的地方，表示概率密度较大，单位体积内电子出现的机会多。用这种方法来描述电子在核外出现的概率密度分布所得的空间图象称为电子云电子云。2022-4-19无机化学 既然概率密度可直接用|2来表示，那么以|2作图可得到电子云的近似图像。为作图方便讲|2分为角度部分|Y|2和径向部分R2。|Y|2的图像称为电子云角度分布图。2022-4-19无机化学 电子云角度分布图与原子轨道角电子云角度分布图与原子轨道角度分布图相似，但有两点不同：度分布图相似，但有两点不同：(1)原子轨道分布图有正、负之分，而原子轨道分布图有正、负之分，而电子云角度分布图均为正值；电子云角度分布图均为正值；(2)电子云角度分布图

14、比原子轨道角度电子云角度分布图比原子轨道角度分布图瘦些，这是因为分布图瘦些，这是因为Y值小于值小于1，所，所以以|Y|2更小。更小。2022-4-19无机化学2d3zn=3, l=2, m=02022-4-19无机化学22d3yx n=3, l=22022-4-19无机化学n=3, l=2xyd32022-4-19无机化学xzd3n=3, l=22022-4-19无机化学yzd3n=3, l=22022-4-19无机化学5.2.5 量子数量子数1. 主量子数（主量子数（n）主量子数(n) 1 2 3 4 5电子层：第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 电子层符号： K L M N On值越小

15、，该电子层离核越近，其能级越低。值越小，该电子层离核越近，其能级越低。n值越大，该电子层离核越远，其能级越高。值越大，该电子层离核越远，其能级越高。主量子数(n)为正整数。2022-4-19无机化学2. 副量子数（副量子数（l） n值确定后，副量子数(l)可为零到(n-1)的正整数。其中每一个l值代表一个电子亚层，也代表原子轨道的一种形状。副量子数（l）： 0 1 2 3 4 5电子亚层符号： s p d f g h 对于多电子来说，同一电子层中的对于多电子来说，同一电子层中的l值越值越小，该电子亚层的能级越低。小，该电子亚层的能级越低。2022-4-19无机化学3. 磁量子数磁量子数(m)

16、磁量子数(m)的取值决定于l值，可取(2l+1)个从-l到+l（包括零在内）的整数。每一个m值代表一个具有某种空间取向的原子轨道。4.自旋量子数自旋量子数(ms) 自旋量子数(ms)只有+1/2或-1/2 这两个数值，其中每一个值表示电子的一种自旋方向（如顺时针或逆时针方向）。2022-4-19无机化学第三节原子中电子的分布第三节原子中电子的分布第五章第五章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第三节第三节 原子中电子的分布原子中电子的分布 2022-4-19无机化学5-1基态原子中电子分布原基态原子中电子分布原理理5-3-1 基态原子中电子的分布原理基态原子中电子的分布原理泡利不相容原

17、理泡利不相容原理每一个原子轨道，最多每一个原子轨道，最多只能容纳两个自旋方向相反的电子只能容纳两个自旋方向相反的电子.能量最低原理能量最低原理原子为基态时，电子尽可原子为基态时，电子尽可能地分布在能级较低的轨道上，使原子处于能地分布在能级较低的轨道上，使原子处于能级最低状态能级最低状态.洪德规则洪德规则在同一亚层的等价轨道中电子在同一亚层的等价轨道中电子尽可能地单独分布在不同的轨道上尽可能地单独分布在不同的轨道上, 且自旋方且自旋方向相同向相同.如如7N 1s22s22p31s 2s 2p2022-4-19无机化学5-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级5-3-2 多电子原子轨道的能

18、级多电子原子轨道的能级6s 5s 4s 3s 2s 1s6p 5p 4p 3p 2p5d 4d 3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1. 能级能级KLMNOP3. 同一原子，不同电子亚层有能级同一原子，不同电子亚层有能级交错现象交错现象 如如E5s E4d E5p 2. 同一电子层：同一电子层： Ens Enp End Enf 近似能级图近似能级图2022-4-19无机化学它是从周期系中各元素原子轨道图中归它是从周期系中各元素原子轨道图中归纳出的一般规律纳出的一般规律,不能反映每种元素原子不能反映每种元素原子轨道能级的相对高低轨道能级的相对高低, 所

19、以是近似的。所以是近似的。对近似能级图的几点说明对近似能级图的几点说明只能反映同一原子内各原子轨道能级的只能反映同一原子内各原子轨道能级的相对高低相对高低, 不能比较不同元素原子轨道。不能比较不同元素原子轨道。 只能反映同一原子外电子层中原子轨道只能反映同一原子外电子层中原子轨道 能级的相对高低，不能反映内电子层中能级的相对高低，不能反映内电子层中 原子轨道能级的相对高低。原子轨道能级的相对高低。电子在轨道上的能级与原子序数有关。电子在轨道上的能级与原子序数有关。2022-4-19无机化学5-5- - 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布5-3-3 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布

20、(2)2s(4)3s(1)1s(6)4s(9)5s(16) 7s(3)2p(12) 6s(5)3p(8)4p(11) 5p(15) 6p(19) 7p(7)3d(10) 4d(14) 5d(18) 6d(13) 4f(17) 5f应用核外电子填入轨应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最不相容原理、能量最低原理、洪德规则，低原理、洪德规则，可以写出元素原子的可以写出元素原子的核外电子分布式核外电子分布式. 如如 19K 1s22s22p63s23p64s1 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序2022

21、-4-19无机化学19种元素原子的外层电子分布有例外种元素原子的外层电子分布有例外 基态原子电子分布基态原子电子分布其中：其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满全充满24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满半充满同样有：同样有：46Pd、 47Ag、 79Au同样有：同样有：42Mo、 64Gd、 96Cm当电子分布为全充满当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满半充满(p3、 d5、f7)、全空全空(p0、d0、f0)时时, 原子结构较稳定原子结构较稳定 例外的还有：例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、 58

22、Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np2022-4-19无机化学基态原子的价层电子构型基态原子的价层电子构型价层价层价电子所在的亚层价电子所在的亚层 价层电子构型价层电子构型指价层的电子分布式指价层的电子分布式AA0一一1 1s1AAAAAA2 1s2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56

23、 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86ns12 (n-1)d19ns12 ns2np16(n-1)d10ns122022-4-19无机化学5-3-4 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布基态原子外层电子填充顺序：基态原子外层电子填充顺序： ns (n-2)f (n-1)d np 价电子电离顺序：价电子电离顺序： np ns (n-1)d (n-2)f5-3-4 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布例例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或或 Ar 3d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s

24、23p63d6 或或 Ar 3d6原子实原子实原子中除去最高能级组以外原子中除去最高能级组以外 的原子实体的原子实体经验规律经验规律2022-4-19无机化学5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1 AAAAAA2 二二3456789 10三三11 12B BB B BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72

25、73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103*104 105 106 107 108 109 110 111 1125-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12 (n-1)d10ns12ns2np16 (n-2)f014(n-1)d02ns2 最后一个电子一般填入次外层最

26、后一个电子一般填入次外层d亚层亚层 区区最后一个电子一般填入次外层最后一个电子一般填入次外层d亚层亚层最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层 2022-4-19无机化学AA0一一1 AAAAAA2 二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

27、83 84 85 86七七87 88103*104 105 106 107 108 109 110 111 1125-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系镧系镧系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12 (n-1)d10ns12ns2np16 (n-2)f014(n-1)d02ns2 区区最后一个电子填入外层最后一个电子填入外层p亚层亚层最后一个电子一般填入外数第三层最后一

28、个电子一般填入外数第三层 f 亚层亚层2022-4-19无机化学5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系区区根据最后一个电子填入的亚层确定根据最后一个电子填入的亚层确定最后一个电子填入的亚层最后一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的 s 亚层亚层s最外层的最外层的 p 亚层亚层p一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层d一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层, 且为且为d10ds一般为外数第三层的一般为外数第三层的 f 亚层亚层f2022-4-19无机化学5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系族族根据区和最外层、次外层电子数确

29、定根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s、p主族主族(A)，族数最外层电子数，族数最外层电子数d副族副族(B) 族数族数(最外层次外层最外层次外层d)电子数电子数ds副族副族(B)，族数最外层电子数，族数最外层电子数f镧系、锕系镧系、锕系 2022-4-19无机化学5-3-元素周期表元素周期表5-3-6 元素周期表元素周期表元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 20Ca写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数周期数电子层数 第四周期第四周期最后一个电子填入最后

30、一个电子填入s亚层亚层s区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数2AA Ca 为第为第四四周期、周期、A族元素族元素2022-4-19无机化学元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 24Cr写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数周期数电子层数 第四周期第四周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层亚层 d区元素区元素族数族数(最外层最外层+次外层次外层d)电子数电子数 (1+5)=6B B Cr 为第为第四四周期、周期、 B族元素族元素202

31、2-4-19无机化学元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 47Ag写出电子排布式写出电子排布式 Kr4d105s1周期数电子层数周期数电子层数 第五周期第五周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层， 而而d电子数为电子数为10 ds区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数1 IB Ag 为第为第五五周期、周期、 IB族元素族元素2022-4-19无机化学元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例

32、 已知某副族元素已知某副族元素A原子，最后一个电子原子，最后一个电子 填入填入3d轨道，族号轨道，族号3电子排布式电子排布式 1s22s22p63s23p63d14s2周期数电子层数周期数电子层数=4最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层亚层 为为d区元素，最外层电子数区元素，最外层电子数2族数电子数族数电子数(最外层最外层+次外层次外层d) 3 则则d d电子数电子数=3- -2=1 2022-4-19无机化学第四节原子性质的周期性第四节原子性质的周期性第五章第五章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第四节第四节 原子性质的周期性原子性质的周期性 2022-4-19无机化

33、学原子的电子层结构随核电荷的递原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些增呈周期性变化，促使原子的某些性质呈周期性变化性质呈周期性变化 如如 原子半径、电离能、原子半径、电离能、 电子亲合能、电子亲合能、 电负性电负性2022-4-19无机化学5-1 原子半径原子半径5-1 原子半径原子半径共价半径共价半径两个相同原子形成共价键两个相同原子形成共价键 时，其核间距离的一半时，其核间距离的一半定义定义d = 198pm r(Cl) = 99pmd = 154pm r(C) = 77pm2022-4-19无机化学5-1 原子半径原子半径金属半径金属半径金属单质晶体中，两个相邻金属单

34、质晶体中，两个相邻 金属原子核间距离的一半金属原子核间距离的一半定义定义d = 256pm r(Cu) = 128pm2022-4-19无机化学5-1 原子半径原子半径范德华半径范德华半径分子晶体中，两个相邻分子晶体中，两个相邻 分子核间距离的一半分子核间距离的一半定义定义d = 320pm r(Ne) = 160pm2022-4-19无机化学变化规律变化规律IAIA0一一 H 37IIAAIVIVAAVIAVIAAHe 122二二 Li 152Be 111B 88C 77N 70O 66F 64Ne 160三三Na 168Mg 160BIVIVBVB VIBBIB IIBAl 143Si 1

35、17P 110S 104Cl 99Ar 191四四 K 227Ca 197Sc 161Ti 145V 132Cr 125Mn 124Fe 124Co 125Ni 125Cu 128Zn 133Ga 122Ge 122As 121Se 117Br 114Kr 198五五Rb 248Sr 215Y 181Zr 160Nb 143Mo 136Tc 136Ru 133Rh 135Pa 138Ag 144Cd 149In 163Sn 141Sb 141Te 137I 133Xe 217六六Cs 265Ba 217La 173Hf 159Ta 143W 137Re 137Os 134Ir 136Pt 13

36、6Au 144Hg 160Tl 170Pb 175Bi 155Po 153At Rn非金属为共价半径、金属为金属半径、非金属为共价半径、金属为金属半径、稀有气体为范德华半径稀有气体为范德华半径2022-4-19无机化学260 210 160 110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一周期的同一周期的d区元素区元素, 自左到右自左到右, 随核随核电荷的增加电荷的增加, 原子半径略有减小。原子半径略有减小。IB族开始，反而有所增加族开始，反而有所增加2022-4-19无机化学镧系元素镧系元素, 自左到右自左到右, 随核电荷的增加随核电荷的增加, 原原子半径子半径总的趋势缓慢减小总的趋势缓慢减小

37、，即镧系收缩，即镧系收缩210 200 190 180 170原子半径原子半径/pm原子序数原子序数铕铕 4f76s22022-4-19无机化学260 210 160 110 60原子半径原子半径/pm族号族号由于镧系收缩，至使后面五、六周由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族元素期同族元素(如如Zr与与Hf、Nb与与Ta、 Mo与与W)性质极为相似性质极为相似2022-4-19无机化学260 210 160 110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一主族元素，自上往下，原子半同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐增大径逐渐增大2022-4-19无机化学260 210 160 110 60原子

38、半径原子半径/pm族号族号同一副族元素同一副族元素(除除BB外外),自上往下自上往下,原子半径一般略有增大。五原子半径一般略有增大。五、六周六周期同族元素原子半径十分相似期同族元素原子半径十分相似2022-4-19无机化学5-2 电离能和电子亲合能电离能和电子亲合能5-2 电离能和电子亲合能电离能和电子亲合能第一电离能第一电离能(I1)基态的中性气态原子失去一基态的中性气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的能量个电子形成气态阳离子所需的能量Mg(g) - e- Mg+(g) I1= H1=738kJmol-1 第二电离能第二电离能(I2)氧化数为氧化数为+1的气态阳离子失的气态阳离子失去一个

39、电子形成氧化数为去一个电子形成氧化数为 +2的气态阳离子所需的气态阳离子所需的能量的能量Mg+(g) - e- Mg2+(g) I2= H2=1451kJmol-1 其余依次类推其余依次类推.基态气态原子失去电子变为气态阳离子，基态气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量克服核电荷对电子的引力所消耗的能量电离能电离能(I)2022-4-19无机化学气态原子失去电子变为气态阳离子，克气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量服核电荷对电子的引力所消耗的能量电离能电离能(I)Mg(g) - e- Mg+(g)InIn/(kJmol-1)I1737.

40、7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1 I2 I3 I4 .Mg+(g) - e- Mg2+(g).电离能用来衡量电离能用来衡量气态气态原子原子失去失去电子的难易电子的难易 电离能越电离能越小小，原子越，原子越易易失去电子失去电子 电离能越电离能越大大，原子越，原子越难难失去电子失去电子2022-4-19无机化学电离能电离能(I)2160 1860 1560 1260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期主族元素，从左到同一周期主族元素，从

41、左到右，电离能逐渐增大右，电离能逐渐增大同一周期副族元素，从左到同一周期副族元素，从左到右，电离能变化不规律右，电离能变化不规律2022-4-19无机化学电离能电离能(I)2160 1860 1560 1260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一主族元素，从上往下，电同一主族元素，从上往下，电离能逐渐减小离能逐渐减小同一副族元素，从上往下，电同一副族元素，从上往下，电离能略有增大离能略有增大2022-4-19无机化学第一电子亲合能第一电子亲合能(EA1)基态气态原子得基态气态原子得到一个电子形成气态阴离子所放出

42、的能量到一个电子形成气态阴离子所放出的能量 O(g) + e- O- -(g) EA1=-141 kJmol-1 第二电子亲合能第二电子亲合能(EA2)氧化数为氧化数为-1的气的气态阴离子得到一个电子形成氧化数为态阴离子得到一个电子形成氧化数为-2的的气态阴离子所放出的能量气态阴离子所放出的能量O-(g) + e- O2-(g) EA2=+780 kJmol-1其余依次类推其余依次类推.基态气态原子得到电子变为气态阴离子，基态气态原子得到电子变为气态阴离子，所放出的能量。所放出的能量。电子亲合能电子亲合能(EA)电子亲合能用来衡量电子亲合能用来衡量气态气态原子得电子的难易原子得电子的难易 电子

43、亲合能代数值越电子亲合能代数值越小小, 原子越原子越易易得到电子得到电子2022-4-19无机化学5-4-3 电负性电负性5-3 电负性电负性(p) 分子中元素原子吸引电子的能力以最分子中元素原子吸引电子的能力以最活泼非金属元素原子活泼非金属元素原子p(F)=4.0为基础，计为基础，计算其它元素原子的电负性值。算其它元素原子的电负性值。电负性越电负性越大大, 元素原子吸引电子能力越元素原子吸引电子能力越强强, 即元素原子越即元素原子越易易得到电子得到电子,越越难难失去电子；失去电子；电负性越电负性越小小, 元素原子吸引电子能力越元素原子吸引电子能力越弱弱, 即元素原子越即元素原子越难难得到电子

44、得到电子,越越易易失去电子。失去电子。 2022-4-19无机化学电负性电负性AA一一 H 2.1AAAAAA二二 Li 1.0Be 1.5B 2.0C 2.5N 3.0O 3.5F 4.0三三Na 0.9Mg 1.2BB B B BBBAl 1.5Si 1.8P 2.1S 2.5Cl 3.0四四 K 0.8Ca 1.0Sc 1.3Ti 1.5V 1.6Cr 1.6Mn 1.5Fe 1.8Co 1.9Ni 1.9Cu 1.9Zn 1.6Ga 1.6Ge 1.8As 2.0Se 2.4Br 2.8五五Rb 0.8Sr 1.0Y 1.2Zr 1.4Nb 1.6Mo 1.8Tc 1.9Ru 2.2R

45、h 2.2Pa 2.2Ag 1.9Cd 1.7In 1.7Sn 1.8Sb 1.9Te 2.1I 2.5六六 Cs 0.7Ba 0.9Lu 1.2Hf 1.3Ta 1.5W 1.7Re 1.9Os 2.2Ir 2.2Pt 2.2Au 2.4Hg 1.9Tl 1.8Pb 1.9Bi 1.9Po 2.0At 2.2说明：说明：1. 鲍林电负性是一个相对值鲍林电负性是一个相对值, 无单位无单位 2. 现已有多套电负性数据现已有多套电负性数据, 应尽可能采用应尽可能采用 同一套数据同一套数据2022-4-19无机化学4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5p原子序数原子序数HLi

46、FNaBrClKIRbAtCs 同一周期，从左到右同一周期，从左到右, 电负性逐渐增大电负性逐渐增大 同一主族，从上到下同一主族，从上到下, 电负性逐渐减小电负性逐渐减小 同一副族，从上到下同一副族，从上到下, BB BB电负性逐渐减小，电负性逐渐减小，BBBB电负性逐渐增大电负性逐渐增大2022-4-19无机化学5-4-4元素氧化数元素氧化数5-4 元素的氧化数元素的氧化数 主族元素氧化数主族元素氧化数:最高氧化数价电子数族号最高氧化数价电子数族号族族 价层电价层电子构型子构型价电价电子总子总数数主要氧化数主要氧化数 最高氧最高氧化数化数AAns11+1+1AAns22+2+2AA ns2

47、np13+3+3AA ns2 np24+4、+2+4AA ns2 np35+5 、+3+5AA ns2 np46+6 、+4 、-2+6AA ns2 np57+7、+5、+3、+1、-1+72022-4-19无机化学5-4 元素的氧化数元素的氧化数 主族元素氧化数主族元素氧化数:最高氧化数价电子数族号最高氧化数价电子数族号族族 价层电价层电子构型子构型价电价电子总子总数数主要氧化数主要氧化数 最高氧最高氧化数化数AAns11+1+1AAns22+2+2AA ns2 np13+3+3AA ns2 np24+4、+2+4AA ns2 np35+5 、+3+5AA ns2 np46+6 、+4 、-

48、2+6AA ns2 np57+7、+5、+3、+1、-1+72022-4-19无机化学副族元素氧化数副族元素氧化数族族BBBBBBBB BB第四周期第四周期Sc TiV VCrMn价层电子构型价层电子构型 3d14s23d24s23d34s23d44s23d54s2价电子数价电子数3 4567最高氧化数最高氧化数 +3 +4+5+6+7BB族：最高氧化数价电子数族：最高氧化数价电子数族数族数族、族、BB族：氧化数变化族：氧化数变化不规律不规律B族：最高氧化数价电子数族：最高氧化数价电子数族数族数=+22022-4-19无机化学5-4-5元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性5-5 元素的

49、金属性和非金属性元素的金属性和非金属性金属性金属性在化学反应中失去电子在化学反应中失去电子,变为低变为低 正氧化数阳离子的特性正氧化数阳离子的特性 非金属性非金属性在化学反应中得到电子，变在化学反应中得到电子，变 为阴离子的特性为阴离子的特性判断判断 金属性：电负性、电离能金属性：电负性、电离能 元素的电负性越小或电离能越小元素的电负性越小或电离能越小 金属性越强金属性越强 非金属性：电负性、电子亲合能非金属性：电负性、电子亲合能 元素的电负性越大或电子亲合能越小元素的电负性越大或电子亲合能越小 非金属性越强非金属性越强2022-4-19无机化学变化规律变化规律同一周期，从左到右，元素原子的电

50、负性增大同一周期，从左到右，元素原子的电负性增大, 元素的金属性逐渐减弱元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。非金属性逐渐增强。同一主族同一主族,自上而下自上而下,元素原子的电负性减小元素原子的电负性减小, 元元素的金属性逐渐增强素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。非金属性逐渐减弱。BB, 同一副族同一副族, 自上而下自上而下, 元素原子的电元素原子的电负性减小负性减小, 金属性增强金属性增强; VIBB, 同一副族同一副族, 自上而下自上而下, 元素原子的电元素原子的电负性增大负性增大, 金属性减弱。金属性减弱。2022-4-19无机化学小结小结原子性质原子性质rI金属性金属性非金属性非