第四章-原子结构及元素周期性课件.ppt

1、2022-12-16长江大学化工学院 1学习要求学习要求1.1.了解微观粒子运动的特殊性及了解微观粒子运动的特殊性及原子轨道、波函原子轨道、波函数、概率、概率密度、电子云数、概率、概率密度、电子云的概念，了解原子的概念，了解原子轨道和电子云的角度分布特征轨道和电子云的角度分布特征;2.2.掌握掌握描述电子运动状态的描述电子运动状态的四个量子数四个量子数的的物理意物理意义、取值规律和合理组合义、取值规律和合理组合。3.3.掌握原子核外电子排布规律掌握原子核外电子排布规律，并根据电子排布，并根据电子排布式式判断元素在周期表中的位置及有关性质判断元素在周期表中的位置及有关性质。4.4.了解了解原子半

2、径、有效核电荷、电离能、电子亲原子半径、有效核电荷、电离能、电子亲和能和电负性和能和电负性的概念，并的概念，并掌握其递变规律掌握其递变规律。2022-12-16长江大学化工学院 2本章内容本章内容第一节第一节 氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论第二节第二节 微观粒子的运动特征微观粒子的运动特征第三节第三节 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述第四节第四节 多电子原子结构多电子原子结构第五节第五节 元素的电离能、电子亲和能和电负元素的电离能、电子亲和能和电负 性性 2022-12-16长江大学化工学院 34.1 氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论4.1.1 氢原子光谱氢原子光

3、谱2022-12-16长江大学化工学院 44.1.1 氢原子光谱氢原子光谱结论结论：(1)(1)氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子化的特征。化的特征。(2)(2)从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且谱线具有确定的位置，具有明显的规律性。谱线具有确定的位置，具有明显的规律性。2022-12-16长江大学化工学院 54.1.2 玻尔理论玻尔理论1 1、理论要点：、理论要点：核外电子运动取一定的轨道，在此轨道上运动核外电子运动取一定的轨道，在此轨道上运动 的电子既不吸收能量也不放出能量；的电子既不吸收能量也不放出能量；

4、在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，其在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，其能量只能取某些由量子化条件决定的正整数值；能量只能取某些由量子化条件决定的正整数值；电子在不同的轨道上跃迁时，吸收或放出能量。电子在不同的轨道上跃迁时，吸收或放出能量。2022-12-16长江大学化工学院 62 2、波尔理论的应用（对氢原子光谱的解释）、波尔理论的应用（对氢原子光谱的解释）氢原子在正常或稳定状态时，电子在氢原子在正常或稳定状态时，电子在n=1n=1的轨的轨道上运动，称为基态道上运动，称为基态E=13.6eVE=13.6eV或或2.1792.1791010-18-18J,J,其其半径为半径为52.9p

5、m52.9pm，称为，称为玻尔半径玻尔半径。4.1.2 玻尔理论玻尔理论2022-12-16长江大学化工学院 74.1.2 玻尔理论玻尔理论对于氢原子，当激发到高能态对于氢原子，当激发到高能态E E2 2的电子跃回到较的电子跃回到较低能态低能态E E1 1时所放出的能量以光的形式表现出来。时所放出的能量以光的形式表现出来。E2E1h n2n1 且n1=2，n2=，222118182.179 102.179 10()hvnn 221215113.289 10()vnnv2022-12-16长江大学化工学院 84.1.2 玻尔理论玻尔理论3 3、优点、优点 冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量

6、子冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量子 化解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢光化解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢光谱的关系，谱的关系，指出原子结构具有量子化的特性。指出原子结构具有量子化的特性。4 4、缺陷、缺陷 由于没有考虑电子运动的另一重要特性由于没有考虑电子运动的另一重要特性波波粒二象性，使电子在原子核外的运动采取了宏观粒二象性，使电子在原子核外的运动采取了宏观物体的固定轨道，致使玻尔理论物体的固定轨道，致使玻尔理论在解释多电子原在解释多电子原子的光谱和光谱线在磁场中的分裂，谱线的强度子的光谱和光谱线在磁场中的分裂，谱线的强度等实验结果时，遇到了难以解决的困难等实验结果时

7、，遇到了难以解决的困难。2022-12-16长江大学化工学院 94.2 微观粒子的运动特征微观粒子的运动特征4.2.1 波粒二象性波粒二象性 1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性 由由E=mc2和和E=hv,可得可得 c=v 光的波粒二象性可表示为：光的波粒二象性可表示为：mc=E/c=v/c 即即 P=h/光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性。2022-12-16长江大学化工学院 104.2.1 波粒二象性波粒二象性2.德布罗依波德布罗依波 具有质量为具有质量为m m的微观粒子，运动速度为的微观粒子，运动速度为 v v，其相，其相应的波长为应的波长为

8、。这种实物微粒具有的波称为德布罗依波（也叫这种实物微粒具有的波称为德布罗依波（也叫物质波）。物质波）。hhmvp2022-12-16长江大学化工学院 114.2.2 量子化量子化玻尔模型玻尔模型：(1)(1)氢原子中，电子可以处于多种稳定的能量状氢原子中，电子可以处于多种稳定的能量状态（基态和激发态）；态（基态和激发态）；E En n=E=E0 0/n/n2 2 (2)n (2)n越大，表示电子离核越远，能量就越高；越大，表示电子离核越远，能量就越高；(3)(3)电子发生跃迁时，才会放出或吸收能量。电子发生跃迁时，才会放出或吸收能量。即，即，能量是量子化的，不连续的，由此产生的原子光能量是量子

9、化的，不连续的，由此产生的原子光谱必然是分离的，不连续的。谱必然是分离的，不连续的。2022-12-16长江大学化工学院 12海森堡测不准原理：海森堡测不准原理：电子在核外空间所处的位置与电子运动的动量两电子在核外空间所处的位置与电子运动的动量两者不能同时准确地测定，二者误差的乘积为一定者不能同时准确地测定，二者误差的乘积为一定值值h，即即 xphv（x x粒子位置的不准量；粒子位置的不准量；p p粒子动量的不准值）粒子动量的不准值）结论：结论：a a、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动量的测、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动量的测定正确度越小，反之亦然。定正确度越小，反之亦然。b b、

10、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没有确定、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没有确定的一成不变的固定轨道，轨道一词在微观世界中根本就不的一成不变的固定轨道，轨道一词在微观世界中根本就不存在。存在。4.2.3 测不准原理测不准原理2022-12-16长江大学化工学院 131926年，奥地利物理学家薛定谔（年，奥地利物理学家薛定谔（Schrdinger）提）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：0)(822222222VEhmzyx其中，其中，为波动函数，是空间坐标为波动函数，是空间坐标x、y、z 的函数。的函数。E 为核外电子总能量，为核外电子总

11、能量，V 为核外电子的势能，为核外电子的势能，h 为普朗克为普朗克常数，常数，m 为电子的质量。为电子的质量。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.1 薛定谔方程薛定谔方程2022-12-16长江大学化工学院 144.3.2 波函数波函数()与电子云与电子云(l l2)1、波函数波函数是描述核外电子运动状态的函数，也称是描述核外电子运动状态的函数，也称为原子轨道。为原子轨道。没有明确的物理意义没有明确的物理意义。2、l l2 代表在单位体积内发现一个电子的概率，代表在单位体积内发现一个电子的概率，称为概率密度称为概率密度。3 3、用点的疏密来表示、用点的疏密来表示

12、l l2 值的大小，值的大小，就得到就得到电子云电子云图。即图。即电子云是概率电子云是概率 密度的形象化描述密度的形象化描述。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述yxb2022-12-16长江大学化工学院 151、主量子数主量子数 n 表示核外的表示核外的电子层数电子层数并确定并确定电子到核的平均距离电子到核的平均距离 决定电子能量高低的主要因素决定电子能量高低的主要因素 确定单电子原子的电子运动的能量确定单电子原子的电子运动的能量n 的取值的取值：n=1，2，3，4，求解求解H原子薛定谔方程得到：每一个对应原子轨道中电子的原子薛定谔方程得到：每一个对应原子轨道中电子的

13、能量只与能量只与n有关有关：n的值越大，电子能级就越高。的值越大，电子能级就越高。En=(1312/n2)kJmol-1对应于电子层对应于电子层 K，L，M，N,4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.3 四个量子数四个量子数2022-12-16长江大学化工学院 16注意：n相同的电子在同样的空间范围内运动构成一层相同的电子在同样的空间范围内运动构成一层 电子层；电子层；氢原子核外电子的能量仅仅取决于氢原子核外电子的能量仅仅取决于n;规律：规律：n值越大，电子离核越远，能量越高值越大，电子离核越远，能量越高n值越小，电子离核越近，能量越低值越小，电子离核越近，能量越

14、低一般情况下一般情况下E1E2E3E4 En4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 172、角量子数角量子数 ll 的取值：的取值：l=0，1，2，3，(n 1)s、p、d、f 轨道。轨道。附图附图 原子轨道形状原子轨道形状 确定原子轨道（波函数）的形状；确定原子轨道（波函数）的形状；4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 18 对于多电子原子，对于多电子原子，与与n共同确定原子轨道的能量共同确定原子轨道的能量。注意：注意：n,l 相同的电子属于同一能级；相同的电子属于同一能级；

15、n,l 任一不同的电子能量高低不等。任一不同的电子能量高低不等。规律规律：n n 相同，相同，l 越大能量越高越大能量越高:E2sE2p E3sE3pE3d E4sE4pE4dE4f 总之，一般情况下总之，一般情况下 EnsEnpEndEnf 4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 193、磁量子数、磁量子数 m m 的取值的取值:m=0，1，2，l，共可取共可取2l+1个值个值 确定原子轨道的空间取向，与确定原子轨道的空间取向，与E无关；无关；p轨道轨道,m=-1,0,+1,有三个伸展方向有三个伸展方向图图 原子轨道伸展方向原子轨道伸

16、展方向4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 20d轨道轨道,m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向有五个伸展方向图图 原子轨道伸展方向原子轨道伸展方向4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 21注意：注意：u 每亚层中最多可能有的轨道数每亚层中最多可能有的轨道数 =2l+1u 每层中最多可能有的轨道数每层中最多可能有的轨道数 =n2u 三个量子数三个量子数n,l,m 决定一个原子轨道，不能完决定一个原子轨道，不能完全决定电子的一种空间运动状态。全决定电子的一种空间运动状态

17、。4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 22ms的的取值取值:+1/2和和-1/2，也常形象地表示为，也常形象地表示为 和和 。4、自旋量子数、自旋量子数ms意义：电子可以有两种不同的自旋方向。意义：电子可以有两种不同的自旋方向。对原子中的电子来说，下列各组量子数中不可能存在的是对原子中的电子来说，下列各组量子数中不可能存在的是 A.3,1,0,1/2 B.3,1,-1,-1/2 C.2,2,0,-1/2 D.1,0,0,0 注意注意：*四个量子数才能表示一个电子的运动状态；四个量子数才能表示一个电子的运动状态；*每个轨道上仅有自旋方

18、向相反的电子存在每个轨道上仅有自旋方向相反的电子存在讨论：讨论：4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 23n l m ms 相互关系及轨道表示相互关系及轨道表示nlmms波函数波函数 轨道轨道数数能级数能级数电子数电子数 1001/2 1s 1 (n2)1 (n)2(2n2)2001/2 2s 4 2 81011/21/2 2pz2px2py 3001/2 3s 9 3 181011/21/2 3pz3px 3py20121/21/21/25个 3d2022-12-16长江大学化工学院 24&三个量子数组合有一定规则三个量子数组合有一

19、定规则 nl m ，ms不受限制不受限制;&三个量子数（三个量子数（n,l,m）决定一个原子轨道决定一个原子轨道;四个量子数决四个量子数决定核外电子的定核外电子的(完备完备)的运动状态的运动状态;&n，l 相同的电子属同一亚层，同一能级中能量相同的原相同的电子属同一亚层，同一能级中能量相同的原子轨道称子轨道称简并简并(等价等价)轨道轨道，形同方向不同，如：，形同方向不同，如：3px,3py ,3pz;四个量子数小结四个量子数小结&每层中：每层中：轨道数轨道数=n2,能级数能级数=n，最多容纳电子数最多容纳电子数=2n2(最最多状态数多状态数=2n2)，且一个轨道中且一个轨道中不可能有四个量子数

20、完全不可能有四个量子数完全相同的两个电子相同的两个电子存在。存在。2022-12-16长江大学化工学院 254.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述4.3.4 波函数的角度分布图波函数的角度分布图波函数角度部分波函数角度部分Y(,)在三维坐标上的图像称为在三维坐标上的图像称为原原子轨道的角度分布子轨道的角度分布，图像中的，图像中的正、负号是函数值的正、负号是函数值的符号。符号。4.3.5 电子云的角度分布图电子云的角度分布图波函数角度部分波函数角度部分Y(,)的平方的平方lYl2随随、角度部分角度部分变化的图形，反映出变化的图形，反映出电子在核外空间不同角度概电子在核外空间

21、不同角度概率密度的大小。率密度的大小。2022-12-16长江大学化工学院 26注意：注意：这些图象仅是这些图象仅是函数的图形，不表示函数的图形，不表示原子轨道或电子云的原子轨道或电子云的实际形状。实际形状。2022-12-16长江大学化工学院 27 酷似波函数的角度分布图，形状较酷似波函数的角度分布图，形状较”瘦瘦”但是但是,叶瓣不再有叶瓣不再有“+”+”、“-”-”之分之分 要求牢记：要求牢记：s,p,d s,p,d 电子云的形状；电子云的形状；s,p,d s,p,d 电子云在空间的伸展方向。电子云在空间的伸展方向。电子云和波函数的角度分布图比较：电子云和波函数的角度分布图比较：4.3 4

22、.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述2022-12-16长江大学化工学院 284.3.5 电子云的径向分布图电子云的径向分布图4.3 4.3 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述反映电子在核外空间出现的概率离核的远近。反映电子在核外空间出现的概率离核的远近。3s2sD(r)r3sD(r)r3p3d2022-12-16长江大学化工学院 29小小 结结 用用量子力学方法描写核外电子运动状态的要点量子力学方法描写核外电子运动状态的要点可可归纳如下：归纳如下：(1)(1)电子在原子中运动服从薛定谔方程，没有电子在原子中运动服从薛定谔方程，没有固定的轨迹，其运动状态由波函数固定的轨

23、迹，其运动状态由波函数 来描述。来描述。l l2 是电子几率密度分布函数是电子几率密度分布函数，波函数角度分布图突，波函数角度分布图突出表示了轨道函数出表示了轨道函数极值方向和正负号极值方向和正负号。2022-12-16长江大学化工学院 30 (2)(2)电子在核外的分布状态是与确定的能量相电子在核外的分布状态是与确定的能量相联系的，而能量是量子化的。在氢原子中能量由联系的，而能量是量子化的。在氢原子中能量由n 确定，在多电子原子中还与确定，在多电子原子中还与l 有关。有关。(3)(3)四个量子数规定了原子中电子的运动状态。四个量子数规定了原子中电子的运动状态。四个量子数的取值范围为：四个量子

24、数的取值范围为：n=1,2,3,正整数；正整数；l=0,1,2,(n-1)；m=0,1,2,l；ms=1/2。小小 结结2022-12-16长江大学化工学院 314.4 多电子原子结构多电子原子结构、氢原子的能级、氢原子的能级 特点：特点：a、核电荷、核电荷Z，原子核外只有一个电子，原子核外只有一个电子 b、电子只受到原子核的作用、电子只受到原子核的作用 213.6 eVEn 2022-12-16长江大学化工学院 324.4 多电子原子的能级多电子原子的能级、多电子原子的能级、多电子原子的能级 在多电子原子中，电子不仅受原子核的吸引，在多电子原子中，电子不仅受原子核的吸引，而且它们彼此之间也存

25、在着而且它们彼此之间也存在着相互排斥相互排斥作用。作用。（）屏蔽效应（）屏蔽效应 其它电子对某一选定电子的其它电子对某一选定电子的排斥作用排斥作用实际上实际上就是就是削弱了原子核对该电子的吸引作用削弱了原子核对该电子的吸引作用，因此原，因此原子核作用于该电子的正电荷变成子核作用于该电子的正电荷变成Z Z*=Z =Z，我，我们把们把Z Z*称之为有效核电荷称之为有效核电荷，叫做屏蔽常数叫做屏蔽常数，上，上述作用称之为屏蔽效应。述作用称之为屏蔽效应。2022-12-16长江大学化工学院 33a、将原子中的电子按内外次序分组、将原子中的电子按内外次序分组:(1s)；(2s2p)；(3s3p)；(3d

26、)；(4s4p)；(4d)；(4f)；(5s5p)；(5d)；(5f)；（；（6s，6p）等；）等；b、外层电子对内层电子没有屏蔽作用，、外层电子对内层电子没有屏蔽作用，=0；c、同一组，、同一组，=0.35(但但1s,=0.30)；d、（、（n-1）组对（）组对（ns，np）的）的=0.85，对，对nd或或nf的的 =1.00；e、更内层的各组、更内层的各组=1.00。（。（n-2,n-3,n-4;对对n组）组）（2）屏蔽常数的计算方法（）屏蔽常数的计算方法（Slater规则）规则）4.4 多电子原子的能级多电子原子的能级2022-12-16长江大学化工学院 34 为什么为什么 2 2s 价

27、电子比价电子比 2 2p 价电价电子受到较小的屏蔽子受到较小的屏蔽?QuestionQuestionSolution 2s电子云径向分布电子云径向分布曲线除主峰外曲线除主峰外,还有一还有一个距核更近的小峰个距核更近的小峰.这这暗示暗示,部分电子云钻至部分电子云钻至离核更近的空间离核更近的空间,从而从而部分回避了其他电子部分回避了其他电子的屏蔽的屏蔽.2022-12-16长江大学化工学院 354.4 多电子原子的能级多电子原子的能级（3）多电子原子的能级多电子原子的能级*182822.179 10()2.179 10()ZZEJnn（4）钻穿效应）钻穿效应 由于电子的角量子数不同，轨道电子云的由

28、于电子的角量子数不同，轨道电子云的径向分布不同，电子钻到核附近的几率不同，因径向分布不同，电子钻到核附近的几率不同，因而能量不同的现象，称为而能量不同的现象，称为电子云的钻穿效应电子云的钻穿效应。钻。钻穿效应反映了选定电子回避其它电子对其屏蔽的穿效应反映了选定电子回避其它电子对其屏蔽的能力。能力。2022-12-16长江大学化工学院 36 （1）角量子数相同，主量子数不同时的能级顺序）角量子数相同，主量子数不同时的能级顺序 l=0时，即时，即1s、2s、3s、4s、5s、6s之间的之间的能级顺序能级顺序E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)E(5s)E(6s)l=1、2、3时，同理可得时，同

29、理可得 E(2p)E(3p)E(4p)E(5p)E(6p)E(3d)E(4d)E(5d)E(6d)E(4f)E(5f)E(6f)能级顺序的理论推导能级顺序的理论推导2022-12-16长江大学化工学院 37（2）主量子数相同，角量子数不同时的能级顺序）主量子数相同，角量子数不同时的能级顺序 n=2时，时，E(2s)E(2p)n=3、4时，同理可得时，同理可得 E(3s)E(3p)E(3d)E(4s)E(4p)E(4d)E(4f)能级顺序的理论推导能级顺序的理论推导2022-12-16长江大学化工学院 38（3）主量子数）主量子数n和角量子数和角量子数l都不相同时的能级顺序都不相同时的能级顺序

30、由前述知：由前述知：E(1s)E(2s)E(3s)E(2s)E(2p)但但E(3s)和和E(2p)之间的关系呢？之间的关系呢？能级顺序的理论推导能级顺序的理论推导E(1s)E(2s)E(2p)E(3s)E(3p)E(4s)E(3d)E(4p)E(5s)E(4d)E(5p)E(6s)E(4f)E(5d)E(6p)E(7s)E(5f)E(5d)E(6p)能级交错能级交错2022-12-16长江大学化工学院 393、近似能级图、近似能级图 4.4 多电子原子的能级多电子原子的能级2022-12-16长江大学化工学院 40特点：特点：a a、相邻两个能级组之间的能量相差较大；、相邻两个能级组之间的能量

31、相差较大；b b、组内能级之间的能量相差较小。、组内能级之间的能量相差较小。4.4 多电子原子的能级多电子原子的能级用用(n+0.7+0.7l)值衡量轨道能量的高低。值衡量轨道能量的高低。4、徐光宪规则徐光宪规则(n+0.7+0.7l)值值首位数首位数相同的能级为同一相同的能级为同一能级组能级组,是划分周期的依据。是划分周期的依据。2022-12-16长江大学化工学院 414.5 核外电子排布的规律核外电子排布的规律 1 1、能量最低原理、能量最低原理 电子在原子轨道上的分布，要尽可能地使电子在原子轨道上的分布，要尽可能地使电子电子占据能量最低的轨道占据能量最低的轨道。亦即按近似能级图的顺序。

32、亦即按近似能级图的顺序依次填充电子，这就是能量最低原理。依次填充电子，这就是能量最低原理。2 2、保里不相容原理、保里不相容原理 同一个原子中不可能存在同一个原子中不可能存在4 4个量子数完全相同个量子数完全相同的电子。的电子。2022-12-16长江大学化工学院 424.5 核外电子排布的规律核外电子排布的规律3 3、洪特规则、洪特规则 在在简并简并轨道上分布的电子，尽可能分占轨道上分布的电子，尽可能分占磁量子数不同的轨道，且自旋方向平行，即磁量子数不同的轨道，且自旋方向平行，即以以半充满，全充满和全空状态半充满，全充满和全空状态最为稳定。最为稳定。2022-12-16长江大学化工学院 43

33、 根据根据Hunds rule,下列三种排布中下列三种排布中哪一种是氮原子的实际电子组态哪一种是氮原子的实际电子组态?1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2s 2px 2py 2pzQuestionQuestion2022-12-16长江大学化工学院 444.6 电子排布式与电子构型电子排布式与电子构型例例 写出写出Z=24的铬元素的电子排布式的铬元素的电子排布式解解：原子序数为原子序数为24，其中，其中1s,2s,2p,3s,3p共共5个个能级能级9个轨道排布了个轨道排布了18个电子。不考虑洪特规则个电子。不考虑洪特规则时，排列方式应是时，排列方式应

34、是1s22s22p63s23p63d44s2，考虑补，考虑补充规则时，则为充规则时，则为1s22s22p63s23p63d54s1实验证实，后者是正确结果思考：思考：2929号元素的电子排布式如何？号元素的电子排布式如何？1s22s22p63s23p63d104s12022-12-16长江大学化工学院 45例例 写出写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型原子的核外电子分布式和特征电子构型以及以及Fe3+离子的特征电子构型。离子的特征电子构型。解解：原子序数为原子序数为26，因此核外电子排列方式应是，因此核外电子排列方式应是1s22s22p63s23p63d64s2外层电子构型则是：外层

35、电子构型则是：3d64s2Fe3+离子的外层电子构型则是：离子的外层电子构型则是：3s23p63d54.6 电子排布式与电子构型电子排布式与电子构型1、第四周期、第四周期 K(19)，Ca(20)，Cr(24)，Cu(29)2、第五周期、第五周期 Rb(37),Sr(38),Mo(42),Ag(47)3、第六周期、第六周期 Cs(55),Ba(56),La(57),Gd(64),Lu(71)原子原子 能级排列序列能级排列序列 光谱实验序列光谱实验序列 Cr Mo Cu Ag Au Ar 3 d 4 4s 2 Kr 4 d 4 5s 2 Ar 3 d 9 4s 2 Kr 4 d 9 5s 2 X

36、e 4 f 145d 9 6s 2 Ar 3 d 5 4s 1 Kr 4 d 5 5s 1 Ar 3 d 10 4s 1 Kr 4 d 10 5s 1 Xe 4 f 14 5d10 6s 1 2022-12-16长江大学化工学院 46元素周期表中原子结构规律及元素周期表中原子结构规律及特例分析特例分析4、第五周期例外的元素、第五周期例外的元素 Nb(41),Ru(44),Rh(45),Pd(46)5、第六周期例外的元素、第六周期例外的元素 Ce(58),W(74),Pt(78)原因：原因：5s和和4d之间的能级差较小，存在电子间的相之间的能级差较小，存在电子间的相 互激发较多。互激发较多。结论

37、：不能拿客观事实去适应原理，它只能说明我结论：不能拿客观事实去适应原理，它只能说明我 们的原理还不够完善，有待改进。们的原理还不够完善，有待改进。AAAAAO OABB V VBBB BBI IBI IA镧镧系系锕锕系系1234567KLKMLKNMLKONMLKPONMLK11Na12Mg19K20Ca21Sc22Ti1H2He3Li4Be10Ne37Rb38Sr55Cs56Ba87Fr88Ra39Y40Zr71Lu72Hf103Lr104Rf23V41Nb73Ta105Db24Cr42Mo74W106Sg25Mn26Fe43Tc44Ru75Re76Os107Bh108Hs27Co45Rh7

38、7Ir109Mt28Ni46Pd78Pt29Cu47Ag79Au30Zn48Cd80Hg31Ga49In81Tl5B13Al32Ge50Sn82Pb6C14Si33As51Sb83Bi7N15P34Se52Te84Po8O16S35Br53I85At9F17Cl36Kr54Xe86Rn18Ar57La58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb89Ac90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fm101Md102No非金属元素碱金属元素碱土金属元素d区金属元素过渡元素卤素过渡元素过渡元素p区元

39、素区元素f 区金属ds区金属元素周期表元素周期表S区区2022-12-16长江大学化工学院 484.7 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 1、周期数、周期数=原子的电子层数原子的电子层数n 2、能级组与各周期所含元素的个数、能级组与各周期所含元素的个数能级组能级组n+0.7l周期数周期数所含元素个数所含元素个数1s1.122s2p2.283s3p3.384s3d4p4.4185s4d5p5.5186s4f5d6p6.6327s5f6d7p7.7未满未满2022-12-16长江大学化工学院 494.7 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 3、能级交错与各层所能容纳最多电子数能级交错

40、与各层所能容纳最多电子数 a、四个量子数的要求、四个量子数的要求 2n2 b、能级交错的要求、能级交错的要求 最外层不超过最外层不超过8个电子；个电子；次外层不超过次外层不超过18个电子；个电子；倒数第三层不超过倒数第三层不超过32个电子。个电子。4、主族与副族、主族与副族 a、主族元素的族数、主族元素的族数=原子最外层的电子数原子最外层的电子数 特点：次外层的电子数为特点：次外层的电子数为8或或18 2022-12-16长江大学化工学院 504.7 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律b、副族元素：主族元素以外的其它元素、副族元素：主族元素以外的其它元素 特点：特点：8次外层的电子数次外

41、层的电子数0 Mg+(g)Mg2+(g)+e H=I20 Na(s)Na+(g)+2e H=H升华升华+I1 Mg(s)Mg2+(g)+2e H=H升华升华+I1+I2 2022-12-16长江大学化工学院 553、各级电离能的顺序、各级电离能的顺序 I1I2I3 原因：离子的电荷正值越来越大，半径越来越原因：离子的电荷正值越来越大，半径越来越 小，核对外层电子的吸引力越来越强，所以失去小，核对外层电子的吸引力越来越强，所以失去 电子越来越困难。电子越来越困难。4、电离能的周期性、电离能的周期性 同一周期从左到右，随着电荷数的增加，原子同一周期从左到右，随着电荷数的增加，原子半径逐渐减小，核对

42、电子的吸引越来越大，因此半径逐渐减小，核对电子的吸引越来越大，因此失去一个电子越来越困难，即失去一个电子越来越困难，即I1逐渐增大。逐渐增大。4.9 4.9 电离能电离能I I（又称电离势）（又称电离势）2022-12-16长江大学化工学院 56讨论：讨论：a、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 低，低，ns2np1失去一个电子时，失去一个电子时，p轨道为全空状态，稳轨道为全空状态，稳定；定；b、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 低，低，ns2np4失去一个电子，失去一个电子，p轨道为半充满状态，稳轨道为半充满状态，稳定

43、；定；c、同一周期第、同一周期第A元素的第一电离能比元素的第一电离能比A、A的的 高，高，ns2np3为稳定状态，失去一个电子造成为稳定状态，失去一个电子造成 ns2np2，不如半充满稳定；，不如半充满稳定；d、同一周期第、同一周期第B元素的第一电离能比左邻右舍高，元素的第一电离能比左邻右舍高，nd10ns2为为d电子全充满状态，稳定。电子全充满状态，稳定。4.9 电离能电离能I（又称电离势（又称电离势）2022-12-16长江大学化工学院 574.10 电子亲和能电子亲和能EA（电子亲和势）（电子亲和势）1、第一电子亲合能、第一电子亲合能 处于基态的气态原子，获得一个电子，生成处于基态的气态

44、原子，获得一个电子，生成 l价的气态阴离子所放出的能量，称为该原子的价的气态阴离子所放出的能量，称为该原子的 第一电子亲合能（势）。常用符号第一电子亲合能（势）。常用符号EA1表示。表示。2、第二电子亲合能、第二电子亲合能 从从1价的气态阴离子再获得一个电子，生成价的气态阴离子再获得一个电子，生成 2价的气态阴离子时，所需要的能量称为第二电价的气态阴离子时，所需要的能量称为第二电 子亲合能。常用符号子亲合能。常用符号EA2表示。表示。2022-12-16长江大学化工学院 58 S(g)eS(g)；H=EA1 S(g)eS2(g)；H=EA2 S(s)2eS2(g)；H=HS，升华，升华EA1E

45、A2 4.10 电子亲和能电子亲和能EA（电子亲和势）（电子亲和势）2022-12-16长江大学化工学院 594.11 4.11 电负性（电负性（）1、元素间相互化合时，原子对电子吸引能力的大、元素间相互化合时，原子对电子吸引能力的大 小，称为该元素的电负性。小，称为该元素的电负性。讨论：讨论：a、元素的非金属性越强，其电负性就越、元素的非金属性越强，其电负性就越 大，最大者为大，最大者为F=4.0 b、元素的金属性越强，其电负性就越小，、元素的金属性越强，其电负性就越小，最小者为最小者为Cs=0.7 2、电负性的三种标度、电负性的三种标度 a、鲍林电负性、鲍林电负性 b、密立根电负性、密立根电负性 c、阿莱、阿莱-罗周电负性罗周电负性