无机化学精品课程第6章原子结构与周期表b课件.ppt

1、第第6 6章章 原子结构与周期表原子结构与周期表 (续续)n6.3 多电子原子结构与元素周期律多电子原子结构与元素周期律n单单电子电子原子体系（原子体系（H,He+,Li2+,Be3+），），原子轨道原子轨道的能量（的能量（电子能量电子能量）E只由只由n决定：决定：En=(-Z2/n2)13.6 eV (6.3)(1 eV=1.6021892 10-19 J.e-1 =96.49 kJ.mol-1;NA=6.0221367 1023 mol-1)n多多电子电子原子体系原子体系，原子轨道原子轨道的能量（的能量（电子能量电子能量）E由由n和和l决定决定。一、多电子原子中轨道的能量一、多电子原子中轨

2、道的能量n电子电子：受核吸引：受核吸引E ；受其它电子排斥；受其它电子排斥E 中心势场模型中心势场模型：n多电子原子多电子原子中，其它电子对指定电子的排斥中，其它电子对指定电子的排斥作用看作部分地抵消（或削弱）核电荷对该作用看作部分地抵消（或削弱）核电荷对该电子的吸引，即电子的吸引，即其它电子起到了部分地屏蔽其它电子起到了部分地屏蔽核电荷对某电子的吸引力核电荷对某电子的吸引力，而，而该电子只受到该电子只受到“有效核电荷有效核电荷”Z*的作用的作用。nZ*=Z-（.）（：屏蔽常数：屏蔽常数，屏蔽作用，屏蔽作用 ）2.屏蔽效应（续）屏蔽效应（续）nZ*与与 n 和和 l 有关有关n多电子原子中，原

3、子轨道能量不但与多电子原子中，原子轨道能量不但与n有关，有关，而且与而且与l有关，记为有关，记为En,l:n En,l=(-Z*2/n2)13.6 eV (6.)n2.屏蔽效应屏蔽效应n 在在多电子原子中多电子原子中，被研究电子，被研究电子受受其它电子的其它电子的“屏蔽作用屏蔽作用”，能量升高能量升高。这种能量效应，称为这种能量效应，称为“屏蔽效应屏蔽效应”。2.屏蔽效应（续）屏蔽效应（续）n例：例：n不同，不同，l相同的原子轨道相同的原子轨道：1s 2s 3s 4s E5s E6s 2p 3p 4p 5p E6p 3d 4d 5d E6d 4f E4s=-4.1 eV.对对19K：E3d E

4、4s n 基态基态19K电子排布为电子排布为:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(4s1)n基态基态(Ground state)最低能量态；其它能量态都称为最低能量态；其它能量态都称为“激发态激发态”（Excited state).2.屏蔽效应（续）n例例2.计算计算21Sc原子的原子的4s电子和电子和3d电子的能量。电子的能量。（1）4s电子能量电子能量:n21Sc原子的电子排布原子的电子排布:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d1)(4s2)4s=(0.351+0.859+110)=18.0 Z4s=Z-4s=21-18.0=3.0nE4s=-(Z4s2/n2)13.6

5、 =-(3.02/42)13.6=-7.7 eV2.屏蔽效应（续）（1）3d 电子能量电子能量:n21Sc原子的电子排布原子的电子排布:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d1)(4s2)3d=118=18.0 Z3d=Z-3d=21-18.0=3.0nE3d=-(Z3d2/n2)13.6 =-(3.02/32)13.6=-13.6 eV E4s=-7.7 eV.n对对21Sc：E3d E4s;nZ 21 和和 Z 13,E3d 4p 4d 4f;n 内层电子对其内层电子对其屏蔽作用屏蔽作用：4s 4p 4d 4f.电子能量电子能量:E4s E4p E4d E4f电子云径向分布（函数

6、）图电子云径向分布（函数）图n定义定义“径向分布函数径向分布函数”D(r)=4 r2R2n,l(r)n作图作图：D(r)r对画。对画。n峰峰 数数=n l 节面数节面数=n l 1（二）钻穿效应（续）（二）钻穿效应（续）n多电子原子多电子原子(图右图右):钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应共存，共存，n,l 和和Z共同决定原子轨道能量共同决定原子轨道能量 En,l=-(Z-)2/n2 13.6 eV (6.4)Ens Enp End Enf单电子原子单电子原子(图左图左):无屏蔽效应无屏蔽效应，也就，也就无无所谓所谓钻穿效钻穿效应应，原子轨道能量只取决于，原子轨道能量只取决于 n 和和 Z，

7、与与l 无关无关:En=(-Z2/n2)13.6 eV (6.3)Ens=Enp=End=Enf（三）多电子原子（三）多电子原子的的原子轨道能量原子轨道能量L.Pauling 综合考虑综合考虑钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应(n,l,Z)，并根据大量光并根据大量光谱实验数据，得谱实验数据，得原子轨道的近似能级图原子轨道的近似能级图(教材教材P.145图图7-15)1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f能量E123456n=1 2 3 4 5 6（三）多电子原子的原子轨道能量（三）多电子原子的原子轨道能量(续续)1.l 相同，相同，n，则，则 E（与与Z相比相比,n影响

8、占优影响占优）E1s E2s E3s E4s E2p E3p E4p E5p E3d E4d E5d E6d E4f E5f 2.n 相同，相同，l ，则，则 E（钻穿作用钻穿作用）E3s E3p E3d E4s E4p E4d E4f（三）多电子原子的原子轨道能量（三）多电子原子的原子轨道能量(续续)n 3.n,l 均不相同均不相同，可出现，可出现“能量交错能量交错”（n,l竞争作用竞争作用前四个周期可用前四个周期可用Slater规则规则近似计算近似计算 及及E)。Pauling 原子轨道近似能级图原子轨道近似能级图可视为核外可视为核外电子填充顺序图电子填充顺序图Linus Pauling(

9、1901 1994)1954 Nobel Price in Chemistry;1962 Nobel Peace Price（三）多电子原子的原子轨道能量（续）（三）多电子原子的原子轨道能量（续）n北京大学北京大学徐光宪徐光宪教授指出：教授指出：n（1）多电子）多电子中性原子中性原子：（n+0.7l），则，则 E。n 并把并把（n+0.7l）整数位相同）整数位相同的若干原子的若干原子轨道列为轨道列为同一能级组同一能级组对应对应同一周期同一周期。（三）多电子原子的原子轨道能量（续）（三）多电子原子的原子轨道能量（续）n例：例：n原子轨道原子轨道 （n+0.7l）能级组能级组（数）（数）所属周期所

10、属周期n4s(n=4,l=0)4.0 IV 4n3d(n=3,l=2)4.4 IV 4n4p(n=4,l=1)4.7 IV 4n能级组能级组充满电子数充满电子数（状态数状态数）=相应周期所含相应周期所含元素数目元素数目n例例1：第：第IV能级组能级组n 4s1(19K)4s23d104p6 (36Kr)，第四周期，共，第四周期，共18个元素。个元素。（三）多电子原子的原子轨道能量（续）（三）多电子原子的原子轨道能量（续）n例例2：第：第VI 能级组能级组n 6s1(55Cs)6s24f145d106p6 (86Rn)，第第6周期，共周期，共32个元素个元素n（2）多电子）多电子离子离子：（n+

11、0.4l），则，则 E。二、多电子原子的核外电子排布规则二、多电子原子的核外电子排布规则n1.Pauli不相容原理不相容原理n2.能量最低原理能量最低原理n3.Hund规则规则n1.Pauli不相容原理不相容原理：(W.Paulis Exclusion Principle)“同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有2个电子的运动状态完全相个电子的运动状态完全相同同”。或说：或说：“同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有4个量子数完全相个量子数完全相同的同的2个电子同时存在个电子同时存在”。n 即：在即：在n,l,m相同的原子轨道中的相同的原子轨道中的2个电子，其自个电子，其自旋状态必定不同旋

12、状态必定不同:ms=+1/2,-1/2。二、多电子原子的核外电子排布规则二、多电子原子的核外电子排布规则(续续)n2.能量最低原理能量最低原理(The lowest energy principl)n在不违背在不违背Pauli原理的前提下，原理的前提下，核外电子的排布尽可能使核外电子的排布尽可能使整个原子的能量最低整个原子的能量最低。n3.Hund规则规则 (F.Hunds Rule)电子在能量相同的原子轨道（即电子在能量相同的原子轨道（即“简并轨道简并轨道”）上分布，）上分布，总是总是尽可能分占不同的轨道且自旋平行尽可能分占不同的轨道且自旋平行。n例：例：25Mn 1s2 2s2 2p6 3

13、s2 3p6 3d 5 4s2 3d 5为为:3dxy1 3dxz1 3dyz1 3dx2-y21 3dz21 n简并轨道简并轨道：能量相同的若干原子轨道，即：能量相同的若干原子轨道，即n,l 均相同的原均相同的原子轨道。子轨道。n洪特规则洪特规则可视为可视为“最低能量原理最低能量原理”的补充的补充。二、多电子原子的核外电子排布规则二、多电子原子的核外电子排布规则(续续)n此外，此外，量力力学量力力学还指出，还指出，简并轨道简并轨道全充满、全充满、半充半充满满或或全空全空的状态能量较低，较稳定。的状态能量较低，较稳定。n s2 p6 d10 f14 s1 p3 d 5 f 7 s0 p0 d

14、0 f 0n例：例：24Cr Ar 3d54s1n 而不是而不是 3d44s2n 29Cu Ar 3d104s1n 而不是而不是 3d 94s2n 46Pd 钯钯 Kr 4d 105s 0n 而不是而不是 4d 95s 1二、多电子原子的核外电子排布规则二、多电子原子的核外电子排布规则(续续)n各元素的各元素的基态电子排布基态电子排布（电子构型）必须（电子构型）必须由光谱实验结果由光谱实验结果确定确定；n光谱实验结果证明多数元素原子基态的电子构型符合上述光谱实验结果证明多数元素原子基态的电子构型符合上述3项排布规则，但也有项排布规则，但也有例外例外：n 41Nb 铌铌 Kr 4d 45s1n

15、而不是而不是 4d 55s0n 78Pt 铂铂 Xe 4f 145d 96s1n 而不是而不是 4f 145d 106s0n 也不是也不是 4f 145d 86s2n 这表明，这表明，上述核外电子排布规则仅是粗略的、近似的上述核外电子排布规则仅是粗略的、近似的，还不够完善。最终的电子构型，只能由光谱实验来确定。还不够完善。最终的电子构型，只能由光谱实验来确定。Sc-Zn 基态电子排布基态电子排布三、原子结构与元素周期表的关系三、原子结构与元素周期表的关系n（一）元素周期律（一）元素周期律n 元素单质及其化合物的元素单质及其化合物的性质随着性质随着原子原子序数序数（核电荷数）的递增（核电荷数）的

16、递增而而呈现呈现周期性周期性变化变化。n 原因：原因：原子结构原子结构发生发生周期性变化周期性变化（核核外电子排布外电子排布,特别是特别是价层电子构型价层电子构型发生周发生周期性变化）期性变化）。元素周期表元素周期表 （1986年年,IUPAC 18族命名法）族命名法）元素周期表元素周期表（二）原子结构（二）原子结构与与元素周期表元素周期表的关系的关系n周期周期 价层价层电子构型变化电子构型变化n短周期短周期 ns1-2 ns2 np1-6 （第（第1、2、3周期周期,n=1,2,3）n长周期长周期 ns1-2 ns2(n-1)d 1-10（第（第4、5周期周期,n=4,5）ns2(n-1)d

17、 10np1-6n特长周期特长周期 ns1-2 ns2(n-2)f 1-14（第（第6、7周期周期,n=6,7）ns2(n-2)f 14(n-1)d 1-10np1-6（二）原子结构与元素周期表的关系（二）原子结构与元素周期表的关系(续续)n(二二)原子结构原子结构与与元素周期表元素周期表的关系的关系 （从（从”电子层结构电子层结构”角度讨论角度讨论）n 1.电子层电子层,电子亚层和原子轨道电子亚层和原子轨道n 电子层电子层：由：由n决定（决定（n相同的所有原子相同的所有原子轨道为同一电子轨道为同一电子 层）层）n 电子亚层电子亚层：由：由n和和l决定（决定（n,l都相同的都相同的原子轨道为同

18、一亚层）原子轨道为同一亚层）n 原子轨道原子轨道：由：由n,l,m决定。决定。（二）原子结构与元素周期表的关系（二）原子结构与元素周期表的关系(续续)n n 1 2 3 4 5 电子层符号电子层符号 K L M N O亚层符号亚层符号 1s 2s,2p 3s,3p,3d 4s,4p,4d,4f 5s,5p,5d,5f原子轨道原子轨道(数数)1 1,3 1,3,5 1,3,5,7 1,3,5,7电子层电子层全充满电子数全充满电子数 2 8 18 32 32注释注释：1.对同一对同一n值值,s轨道有轨道有1个个,p轨道有轨道有3个个,d轨道有轨道有5个个,f 轨道有轨道有7个个.2.由于由于能级顺

19、序能级顺序的关系，的关系，从第从第4周期起电子才开始填充周期起电子才开始填充3d 轨道轨道，从第，从第5周期周期起电子才开始填充起电子才开始填充4d 轨道，从第轨道，从第6周期起电子才开始填充周期起电子才开始填充4f 轨道轨道（二）原子结构与元素周期表的关系（二）原子结构与元素周期表的关系(续续)n2.能量和能级组能量和能级组（从（从能量能量角度讨论）角度讨论）n同一亚层（同一亚层（n,l都相同）的各原子轨道的能量相同，称都相同）的各原子轨道的能量相同，称“简并轨道简并轨道”。n 能量（亚层）能量（亚层）简简 并并 轨轨 道道 简并度简并度nns(n 1,l=0)(ns)非简并非简并nnp(n

20、 2,l=1)npx,npy,npz 3nnd(n 3,l=2)ndxy,ndxz,ndyz,ndx2-y2,ndz2 5nnf (n 4,l=3)nfz3,nfxz2,nfyz2,nfxyz,nfz(x2-y2),nfx2-yz2,nfyz2-x2 7n能级组能级组：（n+0.7l）整数位相同的若干原子轨道）整数位相同的若干原子轨道，组成，组成同一个能级组同一个能级组(能量组能量组)。三、原子结构与元素周期间的关系三、原子结构与元素周期间的关系（续）n能量组序能量组序 含有的原子轨道含有的原子轨道 周期序周期序 含有的含有的元素的数目元素的数目 1 1s 1 2 2 2s2p 2 8 3 3

21、s3p 3 8 4 4s3d4p 4 18 5 5s4d5p 5 18 6 6s4f5d6p 6 32 7 7s5f6d7p 7 (未完）未完）n可见可见:能量组序能量组序=周期序周期序；n周期周期的划分就是的划分就是核外电子能级核外电子能级的划分；的划分；n各能级组容纳的最高电子数各能级组容纳的最高电子数=相应周期元素的数目相应周期元素的数目。三、原子结构与元素周期间的关系（续）三、原子结构与元素周期间的关系（续）3.周期周期（从（从横向横向看元素周期表）看元素周期表）周期序周期序=能量组序能量组序=电子层数电子层数=最外电子层最外电子层n值值三、原子结构与元素周期表的关系（续）三、原子结构

22、与元素周期表的关系（续）4.族族（从（从纵向纵向看元素周期表）看元素周期表）（1）（IA-VIIA）主族元素族数）主族元素族数 =该族元素原子最外层（该族元素原子最外层（ns+np）电子数）电子数 =该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数例例:三、原子结构与元素周期间的关系（续）三、原子结构与元素周期间的关系（续）（2）副族元素：）副族元素：B-VB族族数族族数=(n 1)d+ns 电子数电子数 =该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数 例例:25MnVB3d54s2+7KMnO422TiIVB3d24s2+4TiO2三、原子结构与元素周期间的关系（续）三、原子结构与元素周期间的关系（续）nB-B

23、族族族数族数=最外层（最外层（ns）电子数）电子数n 与与A、A的区别的区别:(n 1)d 全充满全充满,即即(n 1)d10 ns1-2.n 例：例：29Cu B 3d104s1n 80Hg B 5d106s2n VIII族较特殊族较特殊：(n-1)d 6-10ns0-2n通常通常,该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数 rc 一、原子半径一、原子半径(续续)n（二）影响原了半径的因素（二）影响原了半径的因素n 1.有效核电荷有效核电荷Z*，rn 2.电子互斥作用电子互斥作用，rn 3.电子构型电子构型；n 4.最外层电子最外层电子主量子数主量子数:n,r（三）原子半径递变规律：（三）原子半径

24、递变规律：n 必须指必须指同一类型同一类型（rc,rM,rv）原子半径的变化。）原子半径的变化。1.周期周期：左：左 右：右：原子序数原子序数Z，r；Z*，使，使 r;电子数目电子数目，电子互斥作用电子互斥作用，使，使 r 原因：原因：Z*和和电子互斥作用电子互斥作用互相制约互相制约,Z*占优势占优势.（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n原子半径原子半径/pmn Li Be B C N O F Nenrc 123 89 88 77 70 66 64 rv 160nrM 152 113 83n Na Mg Al Si P S Cl Arnrc 154 136 125 117 1

25、10 104 99 rv 190nrM 186 160 143.1（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n 短周期短周期（第二、三周期）：（第二、三周期）：Z=1,Z*=1-=1-0.35=0.65,r 10 pm.n 长周期长周期（第四、五、六周期）（第四、五、六周期）:Z，增加，增加的电子进入的电子进入（n-1）d 轨道，它对最外层轨道，它对最外层（ns）的电子屏蔽作用较大）的电子屏蔽作用较大,=0.85，Z*=1-=0.15，Z*增加不多增加不多，r 5 pm.（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n镧系元素（镧系元素（57La-71Lu共共15个元素个元素)

26、n锕系元系（锕系元系（89Ac锕锕-103Lr铹，铹，共共15个元素）个元素）：Z，增加的电子增加的电子进入进入(n-2)f（即即4f或或5f）轨道）轨道（故（故 称为称为“内过渡元素内过渡元素”），），对最外层对最外层ns（6s或或7s）屏蔽更完全（屏蔽更完全（1）,57La Xe4f 05d16s2,58Ce Xe4f 15d16s2,71Lu Xe4f 145d16s2 (教材教材p.149,表表7-6)n Z=1,Z*=1-0,Z*几乎无增加几乎无增加，r 1 pm.rM :57La 187.7 pm,71Lu 173.4 pm （三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n

27、rM =（187.7 pm-173.4 pm）/（71 57）1 pm.（rM ：57La 187.7 pm,71Lu 173.4 pm）n“镧系收缩镧系收缩”：(1)从从57La到到 71Lu，Z，增加的电子进入增加的电子进入4f 轨轨道，道，相邻两元素相邻两元素 Z=1,rM 1 pm，很小；，很小；(2)但但整个镧系整个镧系共共15种元素种元素，总的原子半径缩小值总的原子半径缩小值达达14 pm，十分显著！，十分显著！（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规律（续）n“镧系收缩镧系收缩”的的影响：影响：n镧系之后的镧系之后的第六周期元素第六周期元素Hf、Ta、W的原子的原子与与同

28、族同族第五周期元素第五周期元素的的原子半径相近，性质相似，原子半径相近，性质相似，难以分离。难以分离。IIIB IVB VB VIBrc/pm (Y)Zr 160 Nb 142.9 Mo 136.2 (La Lu)Hf 156 Ta 143 W 137.0（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规律（续）钇元素钇元素(Y)原子半径落入原子半径落入La-Lu之间之间，成为，成为“稀稀土元素土元素”家族的一员家族的一员(共共17种元素种元素)：IIIB 21Sc 钪钪 39Y 钇钇 57La-71Lu 镧镧 镥镥(镧系元素镧系元素)rM/pm Y 180.3,Eu 198.3,Gd 180.

29、1;Y3+89.3,Ho3+89.4,Er3+88.1.中国稀土元素矿藏中国稀土元素矿藏已探明储量占全世界已探明储量占全世界60%以上以上。（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规律（续）n Ln系之后系之后同一副族电离能同一副族电离能（I1）：）：第五周期元素第五周期元素 第六周期元素第六周期元素n例：例：n第第五五周期周期 Ru 7.364 eV Tc 7.28 eVn第第六六周期周期 Os 8.50 eV Re 7.87 eV （1 eV=96.484 kJmol-1）n原因：原因：r 相近，但相近，但 Z*Ru Os Tc Z*(n 与与 Z*竞争竞争)n（2）副族副族（B-B

30、，B，B）n 第四周期元素第四周期元素 I2 二、电离能（续）二、电离能（续）n 由由各级电离能数据各级电离能数据比较，可认预言比较，可认预言各元素最稳各元素最稳定的氧化态定的氧化态:Na+1,Mg+2,Al+3等。等。n 电离能的意义电离能的意义代表元素的代表元素的气态气态原子（或离原子（或离子）子）失去电子的难易程度失去电子的难易程度，I，愈易失去电子，愈易失去电子，气态时的金属性气态时的金属性。n（二）（二）影响电离能影响电离能大小的大小的因素因素n 1.n相同，相同，Z*，则，则 In 2.原子半径原子半径 r，则，则 In 3.电子层结构（电子层结构（价电子构型价电子构型）：）：全充

31、满或半充全充满或半充满满电子构型稳定，使电子构型稳定，使 I1（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律n1.同一周期同一周期:Z*和和r对对I影响趋向一致影响趋向一致。n 左左右右:Z，Z*，r，I1n（1）短周期（第一、二、三周期），）短周期（第一、二、三周期），I明显。明显。n 长周期（第四长周期（第四-七周期），七周期），I不多，且较不规则。不多，且较不规则。n（2）价电子构型价电子构型n 全充满全充满电子构型电子构型(ns2 np6)稳定，使稳定，使 I1 n 半充满半充满电子构型电子构型(p3，d5、f7)也较稳定，使也较稳定，使I11-20号元素第号元素第1电离能变化电离能变化1-

32、90号元素第号元素第1电离能变化电离能变化（三）电离能递变规律（续）（三）电离能递变规律（续）第第3周期元素第周期元素第1-第第7电离能变化电离能变化（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n电离能电离能与与价层电子结构价层电子结构的关系的关系:n 例例1 C On I1/eV 11.26 14.534 13.618n价电子构型价电子构型 2s22p2 2s22p3 2s22p4n 例例2 Be Bn I1/eV 9.322 8.298n价电子构型价电子构型 2s2 2s22p1n 例例3 Mg Aln I1/eV 7.646 5.986n价电子构型价电子构型 3s2 3s23p1（三

33、）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n2.同一族同一族n（1）同一主族）同一主族n 自上而下自上而下:n，电子层数，电子层数，r，Z*（但（但影响弱于影响弱于r），In 综合综合纵、横纵、横2个方面个方面I1的变化，周期表中：的变化，周期表中：n I1最小最小的元素是的元素是Cs（铯）（铯）I1=3.89 eVn I1最大最大的元素是的元素是He I1=24.587 eV（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n（2）同一副族）同一副族n B规律规律同主族同主族(r，I1 )，n 即即 I1 Sc 6.54eVn n Y 6.38 eVn n La 5.58 eV（三）电离能递

34、变规律（三）电离能递变规律(续续)nB-B，B，B：nI1:第第四四周期周期n n 第第五五周期周期n n 第第六六周期周期n第第四四周期周期-第第五五周期周期:二者二者r 和和Z*竞争竞争，I1相近相近。n第第五五周期周期-第第六六周期周期:第第六六周期元素受周期元素受镧系收缩镧系收缩影影响，二者响，二者r相近相近，Z*，I1。三、电子亲合能（三、电子亲合能（Electron Affinity）E或或EAn（一）（一）电子亲合能电子亲合能定义定义 元素的元素的气态、中性气态、中性原子在原子在基态基态时时获得获得一个电子一个电子形成形成-1价气态、基态阴离子价气态、基态阴离子过程所过程所释出的

35、能量的释出的能量的相反数相反数，称为该元素的，称为该元素的第一第一电子亲合能电子亲合能(EA1);结合第结合第2、第、第3个电子个电子，称第二、第三电子亲合能称第二、第三电子亲合能(EA2、EA3)（一）电子亲合能定义（一）电子亲合能定义(续续)n例例1.Cl(g)+e Cl-(g)H=-349 kJ.mol-1n 3s23p5 3s23p6n (基态基态)(基态基态)n 定义定义 EA1=-Hn EA1(Cl)=+349 kJ.mol-1（一）电子亲合能定义（续（一）电子亲合能定义（续)n例例2.O(g)+e O-(g)H1=-141 kJ.mol-1n 2s22p4 2s22p5n (基态

36、基态)(基态基态)n EA1(O)=-H1=+141 kJ.mol-1n O-(g)+e O2-(g)H2=+780 kJ.mol-1n 2s22p5 2s22p6n (基态基态)(基态基态)n EA2(O)=-H2=-780 kJ.mol-1n通常，通常，EA1 0（H1 0,放热）放热）n EA2 0,吸热）吸热）表明表明O2-、S2-等在等在气气态态都都不稳定不稳定，在，在晶体晶体或或溶液溶液中才会中才会稳定稳定存在。存在。（一）电子亲合能定义（续）（一）电子亲合能定义（续）n 电子亲合能意义：电子亲合能意义：EA(H 0,放热放热)，元素，元素气态气态原子原子生生成气态成气态负离子负离

37、子倾向倾向。n 金属元素金属元素EA1 0,吸热吸热)，表明，表明它们它们不易形成不易形成稳定的稳定的负离子负离子。（二）电子亲合能变化规律（二）电子亲合能变化规律n与电离能变化规律基本一致与电离能变化规律基本一致:n元素元素I1，EA1n但是，但是，A-A族族:nEA1：第：第二二周期元素周期元素 Z*，X n同一副族：同一副族：n规律性差（规律性差（r,Z*和和价电子构型价电子构型3种因素互相制约种因素互相制约）n周期表中：周期表中：n 电负性最大电负性最大的元素：的元素：F （非金属性最强）（非金属性最强）n 电负性最小电负性最小的元素：的元素：Cs 铯（金属性最强）铯（金属性最强）n

38、金属金属元素电负性元素电负性 X 2.0周期表周期表:元素电负性元素电负性（三）电负性变化规律（三）电负性变化规律(续续)n 3.离子离子也有电负性，且也有电负性，且氧化态氧化态，Xn 例：电负性例：电负性 Cu+1.9;Cu2+2.0;nFe2+1.8;Fe3+1.9n 4.电负性差电负性差与与成键性质成键性质:n X 1.7，形成离子键；，形成离子键；n X 1.7n H-Cl （极性）共价键（极性）共价键 X 2.20,3.16 X 1.7 n Cl-Cl （非极性）共价键（非极性）共价键 X 3.16,3.16 X=0 1.7 周期表元素性质变化规律性周期表元素性质变化规律性周期表周期

39、表金属元素、非金属元素分金属元素、非金属元素分布布本本 章章 小小 结结一一.4个量子数个量子数n、l、m、mS取值及物理意义：取值及物理意义：n=1,2,3,4,5,6,或或 7.n l=0,1,(n-1)共共n个值个值(对每个对每个n值值)n m=0,1,l 共共(2 l+1)个值个值 （对每个（对每个l 值）值）n mS=1/2 （对每组合理的（对每组合理的n、l、m值）值）本本 章章 小小 结结(续续)n二二.与波函数有关的图形与波函数有关的图形n1.波函数波函数n,l,m(r,):n角度分布图角度分布图 Yl,m(,),n径向部分图形径向部分图形 Rn,l (r)r 本本 章章 小小

40、 结结(续续)2.电子云电子云|2n角度分布图角度分布图 Y2l,m(,),n径向密度分布图径向密度分布图 R2n,l (r)rn空间分布图空间分布图 综合综合、|2 r,n径向分布函数图径向分布函数图 D(r)-r D(r)=4 r2R2n,l(r)(钻穿效应钻穿效应原子轨道能级高低原子轨道能级高低)(见下）见下）n等密度面图等密度面图n界面图界面图n重点重点：波函数角度分布图波函数角度分布图和和电子云径向分布函数图电子云径向分布函数图 本本 章章 小小 结结(续续)n三三.原子轨道能级原子轨道能级 E n,lnn,l,m(r,)E n,ln1.单电子原子单电子原子（H，He+）只由）只由n

41、决定原决定原子轨道能级：子轨道能级：E4s =E4p =E4d =E4f 本本 章章 小小 结结(续续)n2.多电子原子多电子原子 钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应共存，共存，n、l、z 共同决定原子轨道能级共同决定原子轨道能级:n(1)l 相同，相同，n ，则则E n E1s E2s E3sn E2p E3p E4pn E3d E4d E5dn E4f E5f n(2)n 相同相同，l ，则则 E n E4s E4p E4d E4f 本本 章章 小小 结结(续续)n(3)n、l 均不相同：可能出现均不相同：可能出现“能级交错能级交错”.nn、l、z 综合作用。前综合作用。前4个周期可用个

42、周期可用Slater规则规则计计算算屏蔽常数屏蔽常数 E：n E=-(Z-)2/n2n得得:E4s E3d E4p n （z=14-20，Si-Ca）n徐光宪规则：徐光宪规则：n 多电子原子：多电子原子：(n+0.7 l)，E ；n 多电子离子：多电子离子：(n+0.4 l)，E 本本 章章 小小 结结(续续)n四四.核外电子排布规则核外电子排布规则n1W.Paulis Exclusion Principle：同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有4个量子起完全相同的个量子起完全相同的2个个电子同时存在。电子同时存在。n2最低能量原理（最低能量原理（不违背不违背Pauli原理前提下）。原理前

43、提下）。n3F.Huands Rule 电子在能量简并的原子轨道上尽可能占不同的轨电子在能量简并的原子轨道上尽可能占不同的轨道且自旋平衡。道且自旋平衡。n量子力学补充量子力学补充：充满、半充满、全空的轨道较稳：充满、半充满、全空的轨道较稳定。定。本本 章章 小小 结结(续续)n五五.原子结构与元素周期系的关系：原子结构与元素周期系的关系：n1元素周期律元素周期律n2.周期周期n周期序周期序=能级组序能级组序=电子层数电子层数=最外层电子最外层电子n值值n 1 1 1 1n 2 2 2 2n 3 3 3 3n n 能级组序能级组序=(n+0.7 l)整数部分整数部分 本本 章章 小小 结结(续续

44、)n3.族族:n(1)主族元素主族元素:主族族数主族族数=最外层最外层(ns+np)电子数电子数=该元素该元素最高氧化数最高氧化数nN VA 5 5nPb IVA 4 4 本本 章章 小小 结结(续续)n(2)副族元素：副族元素：B B族数族数=(n-1)d+ns 电子数电子数=该元素最高氧化数该元素最高氧化数n 25Mn VB 3d54s2 7 7 KMnO4n22Ti IB 3d24s2 4 4 TiO2 B-B族数族数=最外层最外层ns电子数电子数n 29Cu I B 3d10 4s1n 30Zn B 3d10 4s2 族族 (n-1)d 6-10 ns02 本本 章章 小小 结结(续续)n4原子结构与元素性质的关系：原子结构与元素性质的关系：n 原子半径原子半径 rn 电离能电离能 In 电子亲合能电子亲合能 EAn 电负性电负性 X第第 6 章章 作作 业业n教材教材p.161-162:n4,6,11,13,15,16,18,19,22n思考思考(不写书面作业不写书面作业):n1,3,5,12