人教版高中化学 原子结构及元素周期律竞赛课件 新人教.ppt

原子结构与元素周期系原子结构与元素周期系 核外电子的运动状态核外电子的运动状态核外电子的排布和元素周期系核外电子的排布和元素周期系元素基本性质的周期性元素基本性质的周期性2021/8/9 星期一1原子结构与元素周期系12 微观粒子的波粒二象性 一、一、光和实物粒子的波粒二象性光和实物粒子的波粒二象性 1924年年德德国国物物理理学学家家 L de Broglie(德德布布罗罗意意)提出假设：提出假设：既既然然光光是是一一种种微微粒粒又又是是一一种种波波，那那么么静静止止质质量不为零的实物粒子也含有相似的二象性量不为零的实物粒子也含有相似的二象性 1927年年C.J.Pavisson(戴维逊戴维逊)和和L.H.Germer(盖末尔盖末尔)获得一种晶体的电子衍射图，从实验获得一种晶体的电子衍射图，从实验上证实了上证实了de Broglie的假设，从此科学家们开的假设，从此科学家们开始接受实物粒子的二象性。始接受实物粒子的二象性。2021/8/9 星期一2原子结构与元素周期系感光屏幕感光屏幕薄晶体片薄晶体片衍射环纹衍射环纹电电子子枪枪电电子子束束 电子衍射实验示意图电子衍射实验示意图用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。2021/8/9 星期一3原子结构与元素周期系结结论论：1.电子等实物粒子具有 波粒 二象性；2.不能用经典物理的波和粒的概念来理解它的行为。再次说明描述电子等微粒的运动规律只能用描述微粒运动规律的量子力学。2021/8/9 星期一4原子结构与元素周期系二、二、测不准原理和几率概念测不准原理和几率概念测不准原理：一个粒子的位置和动量不能同时地、准确地测定。注意：这里所讨论的不确定性并不涉及所用的测量 仪器的不完整性，它们是内在固有的不可测定性。xh/2 mv2021/8/9 星期一5原子结构与元素周期系13 波函数和原子轨道 薛定谔方程薛定谔方程波函数和原子轨道波函数和原子轨道 一定的波函数表示电子的一种运动状一定的波函数表示电子的一种运动状态，状态态，状态轨道。轨道。波函数叫做原子轨道，即波函数与原波函数叫做原子轨道，即波函数与原子轨道是同义词。子轨道是同义词。2021/8/9 星期一6原子结构与元素周期系波函数的意义 原子核外电子的一种运动状态原子核外电子的一种运动状态 每一个波函数都有对应的能量每一个波函数都有对应的能量 E E 波函数波函数没有明确的直观的物理没有明确的直观的物理意义意义,但波函数绝对值的平方但波函数绝对值的平方|2 2却有明确的物理意义却有明确的物理意义 2021/8/9 星期一7原子结构与元素周期系16 四个量子数 量子数物理意义取值范围主量子数n描述电子离核远近及能量高低n=1,2,3,正整数角量子数l描述原子轨道的形状及能量的高低l=0,1,2,小于n的正整数磁量子数m描述原子轨道在空间的伸展方向自旋量子数ms描述电子的自旋方向ms=+1/2,-1/22m=0,+1,-1,+2,l2021/8/9 星期一8原子结构与元素周期系主量子数（n）角 量 子 数（l）磁量子数（m）轨道符号轨道数1001s12002s110，1，-12p33003s110，1，-13p320，1，-1，2，-23d54004s110，1，-14p320，1，-1，2，-24d530，1，-1，2，-2，3，-34f75005s110，1，-15p320，1，-1，2，-25d530，1，-1，2，-2，3，-35f740，1，-1，2，-2，3，-3,+4,-45g92021/8/9 星期一9原子结构与元素周期系2021/8/9 星期一10原子结构与元素周期系多电子原子近似能级图的特点：近似能级图是按原子轨道的能量高低而不是按原子轨道近似能级图是按原子轨道的能量高低而不是按原子轨道离核的远近顺序排列起来。把能量相近的能级划为一组，离核的远近顺序排列起来。把能量相近的能级划为一组，称为能级称为能级 1s 1s 第一能级组第一能级组 2s2p 2s2p 第二能级组第二能级组 3s3p 3s3p 第三能级组第三能级组 4s3d4p 4s3d4p 第四能级组第四能级组 5s4d5p 5s4d5p 第五能级组第五能级组 6s4f5d6p 6s4f5d6p 第六能级组第六能级组 7s5f6d7p 7s5f6d7p 第七能级组第七能级组 在能级图中可以看到：相邻的两个能级组之间的能量在能级图中可以看到：相邻的两个能级组之间的能量差较大，而在同一能级组中各能级的能量差较小。差较大，而在同一能级组中各能级的能量差较小。2021/8/9 星期一11原子结构与元素周期系1.1.在能级图中在能级图中:所谓等价轨道是指其能量相同、所谓等价轨道是指其能量相同、成键能力相同，只是空间取向不同的轨道。成键能力相同，只是空间取向不同的轨道。2.2.角量子数角量子数l l相同的能级，其能量由主量子相同的能级，其能量由主量子 数数n n决定，决定，n n越大，能量越高。越大，能量越高。3.3.主量子数主量子数n n相同，角量子数相同，角量子数l l不同的能级，不同的能级，其能量随其能量随l l的增大而升高。的增大而升高。4.4.主量子数主量子数n n和角量子数和角量子数l l同时变化时，从图同时变化时，从图中可知，能级的能量变化情况是比较复杂中可知，能级的能量变化情况是比较复杂的。的。2021/8/9 星期一12原子结构与元素周期系核外电子层结构的原则 能量最低原理能量最低原理 堡里不相容原理堡里不相容原理（奥地利科学家）洪特（洪特（HundHund）规则）规则（德国科学家）2021/8/9 星期一13原子结构与元素周期系能量最低原理能量最低原理 多电子原子在基态时，核外电子总多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的轨道，这称是尽可能分布到能量最低的轨道，这称为为能量最低原理能量最低原理。2021/8/9 星期一14原子结构与元素周期系堡里不相容原理堡里不相容原理 一个电子的四个量子数为（一个电子的四个量子数为（3 3、2 2、0 0、-1/2-1/2）另一个电子的四个量子数为（另一个电子的四个量子数为（3 3、2 2、0 0、+1/2+1/2）从保里原理可获得以下几个重要结论：从保里原理可获得以下几个重要结论：a)每一种运动状态的电子只能有一个。每一种运动状态的电子只能有一个。b)由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋不同的电子。原子轨道中最多只能容纳两个自旋不同的电子。c)因为因为s、p、d、f各分层中原子轨道数为各分层中原子轨道数为1、3、5、7 所以各分层中相应最多只能容纳所以各分层中相应最多只能容纳2、6、10、14个电个电子。子。d)每个电子层原子轨道的总数为每个电子层原子轨道的总数为n 个，因此，各电子个，因此，各电子层中电子的最大容量为层中电子的最大容量为2n个。个。2021/8/9 星期一15原子结构与元素周期系洪特（洪特（HundHund）规则）规则 电子分布到能量相同的等价轨道时，电子分布到能量相同的等价轨道时，总是尽先以自旋相同的方向，单独占领能总是尽先以自旋相同的方向，单独占领能量相同的轨道。量相同的轨道。例例:7 7NN 2p 2p 2s 2s 1s 1s 2021/8/9 星期一16原子结构与元素周期系作为洪特规则的特例，等价轨道：作为洪特规则的特例，等价轨道：全充满全充满 p p6 6、d d1010、f f1414 半充满半充满 p p3 3、d d5 5、f f7 7 全全 空空 p p0 0、d d0 0、f f0 0 的结构状态比较稳定的结构状态比较稳定例：例：19 19号号 K K 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 1 原子实结构式为原子实结构式为 Ar4s Ar4s1 1 24 24号号 Cr Ar3d Cr Ar3d5 54s4s1 12021/8/9 星期一17原子结构与元素周期系原子的电子层原子的电子层 注意几个例外注意几个例外:2424号号Cr 3dCr 3d5 54s4s1 1 29 29号号Cu 3dCu 3d10104s4s1 1 4040号号Zr 4dZr 4d2 25s5s2 2 41 41号号Nb 4dNb 4d4 45s5s1 1 4242号号Mo 4dMo 4d5 55s5s1 1 43 43号号Tc 4dTc 4d5 55s5s2 2 4444号号Ru 4dRu 4d7 75s5s1 1 45 45号号 Rh 4d Rh 4d8 85s5s1 1 4646号号Pd 4dPd 4d10 10 2021/8/9 星期一18原子结构与元素周期系原子的电子层结构原子的电子层结构与元素的分区与元素的分区 2021/8/9 星期一19原子结构与元素周期系核外电子的排布（原子的电子层结构）核外电子的排布（原子的电子层结构）1 H Hydrogen 氢氢 1s1 *2 He Helium氦氦 1s2 3 Li Lithium 锂锂 1s2 2s1 4 Be Beryllium 铍铍 1s2 2s2 5 B Boron 硼硼 1s2 2s22p1*6 CCarbon碳碳 1s2 2s22p2 7 NNitrogen氮氮 1s2 2s22p3 8 OOxygen氧氧 1s2 2s22p4 9 FFluorine氟氟 1s2 2s22p5 10 NeNeon氖氖 1s2 2s22p6原子原子序数序数电子轨道图电子轨道图元素元素符号符号 英文名称英文名称中文中文名称名称电子结构式电子结构式2021/8/9 星期一20原子结构与元素周期系 11 Na Sodium 钠钠 1s2 2s22p63s1 12 Mg Magnesium 镁镁 1s2 2s22p63s2 13 Al Aluminium 铝铝 1s2 2s22p63s23p1 14 Si Silicon 硅硅 1s2 2s22p63s23p2 15 P Phosphorus 磷磷 1s2 2s22p63s23p3 16 Si Sulfur 硫硫 1s2 2s22p63s23p4 17 Cl Chlorine 氯氯 1s2 2s22p63s23p5 18 Ar Argon 氩氩 1s2 2s22p63s23p6原子原子序数序数元素元素符号符号英文名称英文名称中文中文名称名称电子结构式电子结构式2021/8/9 星期一21原子结构与元素周期系 *Ar 原子实，表示原子实，表示 Ar 的的电子结构式电子结构式电子结构式电子结构式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。*虽先排虽先排 4s 后排后排 3d，但但电子结构式中先写电子结构式中先写电子结构式中先写电子结构式中先写 3d，后写后写后写后写 4s *21 Sc Scandium 钪钪 Ar 3d14s2 22 Ti Titanium 钛钛 Ar 3d24s2 23 V Vanadium 钒钒 Ar 3d34s2 24 Cr Chromium 铬铬 Ar 3d54s1 25 Mn Manganese 锰锰 Ar 3d54s2 26 Fe Iron 铁铁 Ar 3d64s2 27 Co Cobalt 钴钴 Ar 3d74s2 28 Ni Nickel 镍镍 Ar 3d84s2 *19 K Potassium 钾钾 Ar 4s1 20 Ca Calcium 钙钙 Ar 4s2 2021/8/9 星期一22原子结构与元素周期系1 元素的周期元素的周期 周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自对应一个周期。共有七个能级组，对应一个周期。共有七个能级组，所以共有七个周期。所以共有七个周期。HHe1 第一周期：第一周期：2 种元素种元素 第一能级组：第一能级组：2 个电子个电子 1 个能级个能级 1s 1 个轨道个轨道 BeLiBCNOFNe2 第二周期：第二周期：8 种元素种元素 第二能级组：第二能级组：8 个电子个电子 2 个能级个能级 2s 2p 4 个个轨道轨道 (2)元素周期系元素周期系2021/8/9 星期一23原子结构与元素周期系MgNaAlSiPSCl Ar3 第三周期：第三周期：8 种元素种元素 第三能级组：第三能级组：8 个电子个电子 2 个能级个能级 3s 3p 4 个个轨道轨道 K Ca ScTiVCr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr4YZr Nb Mo TcRh PdRuAg CdSrRbIn Sn Sb TeIXe5 第五周期：第五周期：18 种元素种元素 第五能级组：第五能级组：18 个电子个电子 3 个能级个能级 5s 4d 5p 9 个个轨道轨道 第四周期：第四周期：18 种元素种元素 第四能级组：第四能级组：18 个电子个电子 3 个能级个能级 4s 3d 4p 9 个个轨道轨道 2021/8/9 星期一24原子结构与元素周期系 第七周期：第七周期：32 种元素种元素 第七能级组：第七能级组：32 个电子个电子 4 个能级个能级 7s 5f 6d 7p 16 个个轨道轨道 BaCs6sCe Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu4fLa Hf Ta W ReIrPtOsAu Hg5dTl Pb Bi Po At Rn6p 第六周期：第六周期：32 种元素种元素 第六能级组：第六能级组：32 个电子个电子 4 个能级个能级 6s 4f 5d 6p 16 个个轨道轨道 RaFr7sTh PaU Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr5fAc Rf Db Sg Bh Hs Mt UunUuuUub6d7p2021/8/9 星期一25原子结构与元素周期系原子的电子层结构原子的电子层结构与周期的关系与周期的关系 各周期元素的数目相应能级组中原子各周期元素的数目相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数轨道所能容纳的电子总数2 2、8 8、8 8、1818、1818、3232p p区从左上到右下的对角线为区从左上到右下的对角线为B B、Si Si、AsAs、TeTe、AtAt，在此诸元素的右上方位是非金，在此诸元素的右上方位是非金属，左下方位金属，对角线上及附近的属，左下方位金属，对角线上及附近的元素是准金属，有些具有半导体的性质，元素是准金属，有些具有半导体的性质，周期表中约周期表中约4/54/5的元素是金属。的元素是金属。2021/8/9 星期一26原子结构与元素周期系原子的电子层结构原子的电子层结构与族的关系与族的关系 主族元素的族数（包括主族元素的族数（包括dsds区）该元素原子的区）该元素原子的最外层电子数该族元素的最高化合价（除氧、最外层电子数该族元素的最高化合价（除氧、氟外）氟外）副族元素的族数副族元素的族数=最高能级组中的电子总数最高能级组中的电子总数 或或 副族数（副族数（s+ds+d）电子数）电子数1010 2021/8/9 星期一27原子结构与元素周期系副族元素的氧化态均能呈现多种2021/8/9 星期一28原子结构与元素周期系元素周期系的发展前景2021/8/9 星期一29原子结构与元素周期系第三部分 元素基本性质的周期性 原子半径电离能 元素的电负性 电子亲合势 2021/8/9 星期一30原子结构与元素周期系31 原子半径 A.共价半径同种元素的两个原子共价单键连接时，核间距的一半。一般 单键半径 双键半径 叁键半径B.金属半径紧密堆积的金属晶体中以金属键结合的同种原子核间距离的一半。同一原子的金属半径要大于共价半径1015%。C.范德华半径非键和原子之间只靠分子间的作用力互相接近时，两原子的核间距的一半。一般范德华半径最大（非键合），共价半径最小（轨道重叠），金属半径位中间（紧密堆积）2021/8/9 星期一31原子结构与元素周期系原子半径在周期中的变化 1.1.在短周期中，从左往右随着核电荷数的增在短周期中，从左往右随着核电荷数的增加，原子核对外层电子的吸引作用也相应加，原子核对外层电子的吸引作用也相应地增强，使原子半径逐渐缩小。地增强，使原子半径逐渐缩小。2.2.在长周期中，自左向右原子半径缩小程度在长周期中，自左向右原子半径缩小程度不大。不大。周期系中各相邻元素原子半径减少的平均幅度周期系中各相邻元素原子半径减少的平均幅度为：为：非过渡金属（非过渡金属（0.1pm0.1pm）过渡元素（）过渡元素（0.05 0.05 pmpm）内过渡元素（）内过渡元素（0.01 pm0.01 pm）2021/8/9 星期一32原子结构与元素周期系 （1）原子半径在周期表中的变化原子半径在周期表中的变化 只有当只有当 d5，d10，f7，f14 半充满和全充满时，层中电子的对半充满和全充满时，层中电子的对称性较高，这时称性较高，这时 占主导地位，占主导地位，占主导地位，占主导地位，原子半径原子半径r 增大增大。核电荷数核电荷数 Z 增大，对电子吸引力增大，使得原子半径增大，对电子吸引力增大，使得原子半径 r 有减小的趋势。有减小的趋势。核外电子数增加，电子之间排斥力增大，使得原子半径核外电子数增加，电子之间排斥力增大，使得原子半径r 有增大的趋势。有增大的趋势。以以以以 为主。即同周期中从左向右原子半径减小。为主。即同周期中从左向右原子半径减小。为主。即同周期中从左向右原子半径减小。为主。即同周期中从左向右原子半径减小。(a)同周期中同周期中 从左向右，在原子序数增加的过程中，有两个因素在影响原从左向右，在原子序数增加的过程中，有两个因素在影响原子半径的变化子半径的变化这是一对矛盾，这是一对矛盾，以哪方面为主？以哪方面为主？2021/8/9 星期一33原子结构与元素周期系 短周期的主族元素，以第短周期的主族元素，以第 3 周期为例周期为例MgNaAlSiPSClAr r/pm 154 136 118 117 110 104 99 154 长周期的过渡元素长周期的过渡元素，以第以第 4 周期的第一过渡系列为例周期的第一过渡系列为例ScTiVCrMnFeCoNiCuZn Sc Ni，8 个个元素，元素，r 减少了减少了 29 pm。相邻元素之间，。相邻元素之间，平均减少幅度平均减少幅度 4 pm 许。许。Na Cl，7 个个元素，元素，r 减少了减少了 55 pm。相邻元素之间，。相邻元素之间，平均减少幅度平均减少幅度 10 pm 许。许。Ar 为范德华半径，为范德华半径，所以比较大。所以比较大。r/pm 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125 2021/8/9 星期一34原子结构与元素周期系 短周期短周期短周期短周期主族元素，电子填加到外层轨道，对核的正电荷中和主族元素，电子填加到外层轨道，对核的正电荷中和少，有效核电荷少，有效核电荷 Z*增加得多。所以增加得多。所以 r 减小的幅度大。减小的幅度大。长周期长周期长周期长周期过渡元素，电子填加到次外过渡元素，电子填加到次外层轨道，对核的正电荷中层轨道，对核的正电荷中和多，和多，Z*增加得少，所以增加得少，所以 r 减小的幅度小。减小的幅度小。短周期主族元素原子半径平均减少幅度短周期主族元素原子半径平均减少幅度 10 pm，长周期的过，长周期的过渡元素平均减少幅度渡元素平均减少幅度 4 pm。造成这种不同的原因是什么？。造成这种不同的原因是什么？Cu，Zn 为为 d10 结构，电子斥力大，结构，电子斥力大，所以所以 r 不但没减小，不但没减小，反而有所增加。反而有所增加。ScTiVCrMnFeCoNiCuZn r/pm 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125 试设想超长周期的内过渡元素，会是怎样的情况。试设想超长周期的内过渡元素，会是怎样的情况。2021/8/9 星期一35原子结构与元素周期系 (c)同族中同族中 同族中，从上到下，有两种因素影响原子半径的变化趋势同族中，从上到下，有两种因素影响原子半径的变化趋势 核电荷核电荷 Z 增加许多，对电子吸引力增大，增加许多，对电子吸引力增大，使使 r 减小；减小；核外电子增多，增加一个电子层，使核外电子增多，增加一个电子层，使 r 增大。增大。主族元素主族元素 Li 123 pm Na 154 pm K 203 pm Rb 216 pm Cs 235 pmr r 增大增大增大增大 在这一对矛盾中，在这一对矛盾中，起主导作用。同族中，从上到下，原起主导作用。同族中，从上到下，原子半径增大。子半径增大。2021/8/9 星期一36原子结构与元素周期系副族元素副族元素 Ti V Cr r/pm 132 122 118 Zr Nb Mo 145 134 130 Hf Ta W 144 134 130 第二过渡系列比第一第二过渡系列比第一过渡系列原子半径过渡系列原子半径 r 增增大大 1213 pm。第三过渡系列和第二第三过渡系列和第二过渡系列原子半径过渡系列原子半径r 相近相近或相等。这是镧系收缩的或相等。这是镧系收缩的影响结果。影响结果。2021/8/9 星期一37原子结构与元素周期系原子半径在族中变化原子半径在族中变化 在同一主族中，从上到下，随在同一主族中，从上到下，随着核电荷数增加，元素原子的电着核电荷数增加，元素原子的电子层数增多，原子半径增大。子层数增多，原子半径增大。副族元素的元素半径变化不副族元素的元素半径变化不明显，特别是第五、六周期的元明显，特别是第五、六周期的元素的原子半径非常相近。这主要素的原子半径非常相近。这主要是由于镧系收缩所造成的结果。是由于镧系收缩所造成的结果。2021/8/9 星期一38原子结构与元素周期系离子半径离子半径 在离子晶体中，正负离子间的吸引作用在离子晶体中，正负离子间的吸引作用和排斥作用达平衡时，使正、负离子间保持和排斥作用达平衡时，使正、负离子间保持着一定的平衡距离，这个距离叫核间距，结着一定的平衡距离，这个距离叫核间距，结晶学上常以符号晶学上常以符号d d表示。表示。离子半径大致有如下的变化规律：离子半径大致有如下的变化规律：1.1.在周期表各主族元素中，由于自上而下电子在周期表各主族元素中，由于自上而下电子层依次增多，所以具有相同电荷数的同族离层依次增多，所以具有相同电荷数的同族离子的半径依次增大。子的半径依次增大。例如例如 Li Li+NaNa+KK+RbRb+CsCs+2.2.F FClClBrBrIMgMg2+2+AlAl3+3+3.3.若同一元素能形成几种不同电荷的正离子时，则若同一元素能形成几种不同电荷的正离子时，则高价离子的半径小于低价离子的半径。高价离子的半径小于低价离子的半径。例如例如 r rFeFe3+3+(60 pm)(60 pm)r rFeFe2+2+(75 pm)(75 pm)4.4.负离子的半径较大，正离子的半径较小。负离子的半径较大，正离子的半径较小。5.5.周期表中处于相邻族的左上方和右上方斜对角线周期表中处于相邻族的左上方和右上方斜对角线上的正离子半径近似相等。上的正离子半径近似相等。例如例如 Li Li(60pm)(60pm)Mg Mg2 2(65 pm)(65 pm)Sc Sc3 3(81pm)(81pm)Zr Zr4 4(80pm)(80pm)Na Na+(95pm)(95pm)Ca Ca2+2+(99pm)(99pm)2021/8/9 星期一40原子结构与元素周期系32 电离能 定义：从气态的基态原子中移去一个电子定义：从气态的基态原子中移去一个电子所需的最低能量，用焓的改变量来表示所需的最低能量，用焓的改变量来表示 从气态的一价正离子中移去一个电子的焓从气态的一价正离子中移去一个电子的焓的改变量的改变量 元素的第一电离势越小，表示它越容易失元素的第一电离势越小，表示它越容易失去电子，即该元素的金属性越强。去电子，即该元素的金属性越强。2021/8/9 星期一41原子结构与元素周期系2021/8/9 星期一42原子结构与元素周期系影响因素 原子核电荷原子核电荷（同一周期）即电子层数相同，（同一周期）即电子层数相同，核电荷数越多、半径越小、核对外层电子引力核电荷数越多、半径越小、核对外层电子引力越大、越不易失去电子，电离势越大。越大、越不易失去电子，电离势越大。原子半径原子半径（同族元素）原子半径越大、原（同族元素）原子半径越大、原子核对外层电子的引力越小，越容易失去电子，子核对外层电子的引力越小，越容易失去电子，电离势越小。电离势越小。电子层结构电子层结构稳定的稳定的8 8电子结构（同周期末电子结构（同周期末层）电离势最大。层）电离势最大。2021/8/9 星期一43原子结构与元素周期系变化规律 同一主族元素，从上向下，随着同一主族元素，从上向下，随着原子半径的增大，元素的第一电离势原子半径的增大，元素的第一电离势依次减小。依次减小。在同一周期中元素的第一电离势在同一周期中元素的第一电离势从左到右总趋势上依次增大，金属性从左到右总趋势上依次增大，金属性减弱。减弱。2021/8/9 星期一44原子结构与元素周期系33 电子亲合势 1.1.电子亲合能电子亲合能 电子亲合能电子亲合能(Y)(Y)是指气态的基态原子获得一个电是指气态的基态原子获得一个电子成为一价负离子所放出的能量：子成为一价负离子所放出的能量：具有最大电子亲合能为具有最大电子亲合能为ClCl原子原子 ，卤素的电子，卤素的电子亲合能最大亲合能最大 ，和卤素相邻的氧族元素，电子亲，和卤素相邻的氧族元素，电子亲合能也较大合能也较大 。金（。金（AuAu）对具有最高的电子亲合）对具有最高的电子亲合能值能值 2021/8/9 星期一45原子结构与元素周期系在周期、族中的变化规律 电子亲合能随原子半径的减少而增大。因为半电子亲合能随原子半径的减少而增大。因为半径减小，原子核对电子的引力增大。在周期中是径减小，原子核对电子的引力增大。在周期中是按由左向右的方向增大，在族中是按由上向下的按由左向右的方向增大，在族中是按由上向下的方向减少。方向减少。反常现象反常现象是由于第二周期的氧、氟原子半径很是由于第二周期的氧、氟原子半径很小，电子云密集程度很大，电子间排斥力很强，小，电子云密集程度很大，电子间排斥力很强，以致当原子结合一个电子形成负离子时，由于电以致当原子结合一个电子形成负离子时，由于电子间的相互排斥作用致使放出的能量减少。而第子间的相互排斥作用致使放出的能量减少。而第三周期的硫、氯原子半径较大，并且有空的三周期的硫、氯原子半径较大，并且有空的d d 轨可轨可以容纳电子，电子间的相互作用显著就减小，因以容纳电子，电子间的相互作用显著就减小，因而当原子结合电子形成负离子时放出的能量而当原子结合电子形成负离子时放出的能量 最大最大。2021/8/9 星期一46原子结构与元素周期系34 元素的电负性 L LPaulingPauling定义电负性为定义电负性为“在一个在一个分子中，一个原子将电子吸引到它自分子中，一个原子将电子吸引到它自身的能力身的能力”。2021/8/9 星期一47原子结构与元素周期系 两种原子所形成的异两种原子所形成的异核键键能和两种同核键键核键键能和两种同核键键能的平均值之间的差别，能的平均值之间的差别，提出元素的电负性定量标提出元素的电负性定量标度数据，称为电负性的度数据，称为电负性的PaulingPauling标度标度P P。2021/8/9 星期一48原子结构与元素周期系 在同一周期中，从左到右电负性递增，在同一周期中，从左到右电负性递增，元素的非金属性逐渐增强；在同一主族元素的非金属性逐渐增强；在同一主族中，从上到下电负性递减，元素的非金中，从上到下电负性递减，元素的非金属性减弱属性减弱 右上方氟的电负性最大，非金属性最强，右上方氟的电负性最大，非金属性最强，左下方铯的电负性最小，金属性最强。左下方铯的电负性最小，金属性最强。2021/8/9 星期一49原子结构与元素周期系 在同一周期中，从左到右电负性递增，在同一周期中，从左到右电负性递增，元素的非金属性逐渐增强；在同一主族元素的非金属性逐渐增强；在同一主族中，从上到下电负性递减，元素的非金中，从上到下电负性递减，元素的非金属性减弱属性减弱 有上方氟的电负性最大，非金属最强，有上方氟的电负性最大，非金属最强，左下方铯的电负性最小，金属性最强。左下方铯的电负性最小，金属性最强。2021/8/9 星期一50原子结构与元素周期系若将若将Xe和和F、O比较，比较，Xe电负性电负性较低，可以形成氧化物和氟化物，较低，可以形成氧化物和氟化物，Xe和和C的电负性相近，在合适的条的电负性相近，在合适的条件下可以形成共价键件下可以形成共价键 2021/8/9 星期一51原子结构与元素周期系原子性质的周期性变化规律原子性质的周期性变化规律 原原子子性性质质 从从左左到到右右 从从上上到到下下原原子子半半径径减小减小 增增大大，第第五五、六六周周期期接接近近（镧系收缩）（镧系收缩）电电离离能能 增大，全满半增大，全满半满结构稍大满结构稍大减减小小，过过渡渡元元素素略略增增，多多处不规律处不规律电电 子子 亲亲 和和 能能增大增大减减小小，但但O,FO,F并并非非本本族族中中最最大大值值，这这是是由由于于半半径径小小，内层电子排斥所致内层电子排斥所致电电负负性性 增大增大 减小，减小，AA例外，副族不明例外，副族不明显显 2021/8/9 星期一52原子结构与元素周期系性质性质从左到右从左到右 从上到下从上到下 单质的金属性单质的金属性减弱减弱增强增强元素的氧化值元素的氧化值主主 族族 元元 素素 及及 BBBB元元素素的的最最高高氧氧化化值族号数值族号数氢氧化物的酸氢氧化物的酸碱性碱性酸性增强酸性增强 碱性增强碱性增强2021/8/9 星期一53原子结构与元素周期系