第一章原子结构PPT讲稿.ppt

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1、第一章第一章 原子原子结构构第1页，共71页，编辑于2022年，星期二第一章第一章 物质结构及元素周期律物质结构及元素周期律1.1原子结构原子结构1.2元素周期表和元素周期律元素周期表和元素周期律1.3化学键化学键第2页，共71页，编辑于2022年，星期二 原子、分子和离子是物质参与化学变化的最小单元，了解原子的内部组原子、分子和离子是物质参与化学变化的最小单元，了解原子的内部组成、结构和性能，是理解化学变化本质的前提条件，是化学科学的核心内成、结构和性能，是理解化学变化本质的前提条件，是化学科学的核心内容。容。1.1原子结构原子结构1.1.11.1.1、原子组成微粒及其相互关系、原子组成微粒

2、及其相互关系 1 1、原子结构发现史、原子结构发现史传统观念传统观念实验新发现实验新发现 为其他实验所证实为其他实验所证实 产生新观念产生新观念 世人接受世人接受第3页，共71页，编辑于2022年，星期二（1）公元前公元前5世纪世纪-18世纪的哲学观念世纪的哲学观念Democritus(460 Democritus(460 370 B.C.)370 B.C.)德谟克利特（古希腊哲学家）德谟克利特（古希腊哲学家）宇宙万物都由看不见的微粒组宇宙万物都由看不见的微粒组成的，这种微粒被称为成的，这种微粒被称为“原子原子”（希腊文意思是不可分割的）。但这只是一种猜想，一种推理，但这只是一种猜想，一种推理

3、，没有实验根据，因而对物质结构的认没有实验根据，因而对物质结构的认识是朦胧的、幼稚的，处于萌芽时期。识是朦胧的、幼稚的，处于萌芽时期。第4页，共71页，编辑于2022年，星期二 1一切元素都由不可再分的微粒构成，一切元素都由不可再分的微粒构成，这种微粒叫做原子。原子在一切化学这种微粒叫做原子。原子在一切化学变化中都保持它的不可再分性。变化中都保持它的不可再分性。（2）1803年道尔顿提出了年道尔顿提出了“原子学说原子学说”John Dalton（1766-1844）2同一元素的原子性质完全相同同一元素的原子性质完全相同第5页，共71页，编辑于2022年，星期二 道尔顿把古代模糊的原子假说发展为

4、科学的原子理论，道尔顿把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，为近代化学的发展奠定了重要的基础。为近代化学的发展奠定了重要的基础。复合原子复合原子第6页，共71页，编辑于2022年，星期二（3）1904年年汤姆生提出原子的汤姆生提出原子的“葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型”v 18971897年年，英英国国物物理理学学家家汤汤姆姆生生发发现现了了电电子，子，测定了带负电粒子的荷质比测定了带负电粒子的荷质比(e/m)(e/m)。阴极射线管第7页，共71页，编辑于2022年，星期二+汤姆生认为：汤姆生认为：原子是一个球体，正原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子就像葡萄电荷均匀分布在球体中，电

5、子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消，整个原子显中与那些正电荷相互抵消，整个原子显中性。性。1904年，汤姆生提出了原子的年，汤姆生提出了原子的“葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型”它不仅能解释原子为什么是电中性它不仅能解释原子为什么是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，的，电子在原子里是怎样分布的，而且还能解释阴极射线现象和金属而且还能解释阴极射线现象和金属在紫外线的照射下能发出电子的现在紫外线的照射下能发出电子的现象。象。第8页，共71页，编辑于2022年，星期二 19091909年年，通通过过粒粒子子散散射射实实验验发发现现了了原原

6、子子核核-集集中中了了原原子子全全部部(99.9%(99.9%以以上上)质质量量，而而大大小小仅为原子仅为原子/的带正电荷的粒子。的带正电荷的粒子。（4）1911年，卢瑟福提出了原子的行星模型年，卢瑟福提出了原子的行星模型E.RutherfordE.Rutherford 18711937粒子散射实验金箔金箔射线射线源源第9页，共71页，编辑于2022年，星期二v19111911年，卢瑟福提出了原子结构的年，卢瑟福提出了原子结构的“行星式模型行星式模型”电子像行星绕太电子像行星绕太阳运转一样绕原子核运动。阳运转一样绕原子核运动。卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型存在的致命弱点是正负电荷之间的电场力无法

7、存在的致命弱点是正负电荷之间的电场力无法满足稳定性的要求，即无法解释电子是如何稳定地待在核外。满足稳定性的要求，即无法解释电子是如何稳定地待在核外。第10页，共71页，编辑于2022年，星期二v1.电子在一些特定的可能轨道上电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高；愈高；v2.当电子在这些可能的轨道上运动时当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量。子才发射或吸收能量。（5）1913年，玻尔模型年，玻尔模型玻尔玻尔第

8、11页，共71页，编辑于2022年，星期二2 2、原子的内部组成、原子的内部组成名称与符号名称与符号电荷电荷质量质量Q/CQ/aum/kgm/au原原子子核核质子质子(p)1.602110-19+11.710-271836中子中子(n)001.710-271839核外电子核外电子(e-)1.602110-19-19.110-271第12页，共71页，编辑于2022年，星期二3 3、原子组成微粒的体积关系、原子组成微粒的体积关系v由表数据可计算：由表数据可计算：v 核核/原子原子（1010-15-15-14-14）3 3/（1010-10-10）3 3 /10/1012121515原子核是原子体

9、积的百万亿分之一！原子几乎是空的。原子核是原子体积的百万亿分之一！原子几乎是空的。电子电子/原子原子/10/1012121515第13页，共71页，编辑于2022年，星期二 一般物质的密度只有一般物质的密度只有10gcm 数量级，根据爱因斯坦数量级，根据爱因斯坦(Einstein)的质能的质能联系方程可以算出，联系方程可以算出，原子核内蕴藏着异常巨大的潜能原子核内蕴藏着异常巨大的潜能。原子正是通过其巨大质量的。原子正是通过其巨大质量的核和核电荷对化学反应施加影响。核和核电荷对化学反应施加影响。因此，原子核的性质决定了原子的种类和性质。因此，原子核的性质决定了原子的种类和性质。4 4、原子组成微

10、粒的质量关系、原子组成微粒的质量关系 原子核的体积只有原子体积的原子核的体积只有原子体积的1，而原子核的质量却占，而原子核的质量却占了原子质量的了原子质量的99.9%以上以上，原子核的密度：，原子核的密度：110gcm第14页，共71页，编辑于2022年，星期二5 5、原子组成微粒的电荷关系、原子组成微粒的电荷关系 根据原子及其内部微粒的电荷关系，英国人莫斯莱研究证明：原子核内的根据原子及其内部微粒的电荷关系，英国人莫斯莱研究证明：原子核内的质子数和核外的电子数都恰好等于原子序数，即：质子数和核外的电子数都恰好等于原子序数，即：原子序数（原子序数（Z Z）=核内质子数核内质子数 =核电荷数核电

11、荷数 =核外电子数核外电子数 也也就就是是说说，质质子子数数相相同同的的原原子子属属于于同同种种元元素素。但但质质子子数数相相同同的的原原子子，中中子子数数不不一定相同，这意味着同种元素中可能含有不同的原子。一定相同，这意味着同种元素中可能含有不同的原子。第15页，共71页，编辑于2022年，星期二v式中左下标式中左下标Z为质子数，左上标为质子数，左上标A为核子数为核子数(质子数与中子数之和质子数与中子数之和)v因为它近似等于原子质量的数值，故因为它近似等于原子质量的数值，故A又称为质量数。又称为质量数。将质子数相同的一类单核粒子统称为同一种元素，将质子数相同的一类单核粒子统称为同一种元素，用

12、元素符号表示。用元素符号表示。将质子数和中子数都相同的单核粒子称为同一种核素，将质子数和中子数都相同的单核粒子称为同一种核素，用核素符号用核素符号 表示。表示。元素元素核素核素第16页，共71页，编辑于2022年，星期二6 6、同位素、同位素 指具有相同质子数指具有相同质子数 不同中子数的同种元素的不同原子。不同中子数的同种元素的不同原子。即即中，中，Z相同相同A不同的同种元素称为同位素。不同的同种元素称为同位素。第17页，共71页，编辑于2022年，星期二v自然界中许多元素都有同位素。同位素有的是天然存在自然界中许多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的

13、没有放射的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。性。v同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同（如：化学反应和离子的形成），物理性质有差异，本相同（如：化学反应和离子的形成），物理性质有差异，主要表现在质量上（如：熔点和沸点）。主要表现在质量上（如：熔点和沸点）。v同位素的发现，使人们对原子结构的认识更深一步。这不仅使元同位素的发现，使人们对原子结构的认识更深一步。这不仅使元素概念有了新的含义，而且使相对原子质量的基准也发生了重素概念有了新的含义，而且使相对原子质量的基准也发生了重大的变革，再一次证明了决定大的变革，

14、再一次证明了决定元素化学性质元素化学性质的是质子数（核的是质子数（核电荷数），而不是原子质量数。电荷数），而不是原子质量数。第18页，共71页，编辑于2022年，星期二1.1.21.1.2、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律1 1、电子云模型、电子云模型现代物质结构学说：现代物质结构学说：核外电子运动没有确定的运核外电子运动没有确定的运动轨迹，只在一定的空间区域动轨迹，只在一定的空间区域内运动；内运动；在该区域内离原子核远近不在该区域内离原子核远近不同电子出现的几率也不同；同电子出现的几率也不同；不同电子具有大小和形状不不同电子具有大小和形状不同的运动区域且在核外按照能同的运动区域且在

15、核外按照能级和一定规则分层排布。级和一定规则分层排布。第19页，共71页，编辑于2022年，星期二2 2、原子核外电子运动状态的描述方法、原子核外电子运动状态的描述方法奥奥地地利利物物理理学学家家薛薛定定谔谔于于19261926年年提提出出了了能能同同时时反反映映微微观观粒粒子子运运动动的的波波动动性性和和粒粒子子性性的的微微观观粒粒子子数数理理方方程程，人人们们将将其称为其称为薛定谔方程薛定谔方程。SchrodingerSchrodinger第20页，共71页，编辑于2022年，星期二四个量子数四个量子数 量子数是在求解薛定谔方程的过程中自然产生的。量子数是在求解薛定谔方程的过程中自然产生的

16、。一组量子数就对应着电子的一种能量状态。一组量子数就对应着电子的一种能量状态。电子的能量状态是不连续的，因此量子数的取值也是不连续的。电子的能量状态是不连续的，因此量子数的取值也是不连续的。量子数的名称、符号及其意义分述如下：量子数的名称、符号及其意义分述如下：(1)主量子数（符号：主量子数（符号：）n=1（K），2（L），3（M），4（N）正整数正整数 n n描述的是核外电子能量高低和离核远近的主要量子数。描述的是核外电子能量高低和离核远近的主要量子数。n n值越大，表示电子能量越高，电子离核的平均距离就越远。值越大，表示电子能量越高，电子离核的平均距离就越远。第21页，共71页，编辑于20

17、22年，星期二（2 2）角量子数）角量子数 （符号：（符号：l ）角角量量子子数数的的取取值值，受受到到主主量量子子数数的的限限制制，当当n值值一一定定时时，l可可取取的的值为从值为从0开始的正整数；开始的正整数；角角量量子子数数l的的值值由由小小到到大大可可依依次次用用符符号号表表示示，分分别别代代表表、电电子子云。云。l 决决定定电电子子角角动动量量的的大大小小，相相同同l越越大大，电电子子的的角角动动量量（M M）越越大大，电子的能量（电子的能量（E E）越高）越高。l (s)、(p)、(d)、(f)，（，（n 1）l 代表电子代表电子 的的角动量角动量，确定原子轨道的，确定原子轨道的空

18、间形状空间形状。第22页，共71页，编辑于2022年，星期二v在在多多电电子子原原子子中中，l与与n一一起起决决定定电电子子的的能能量量，所所以以通通常常将将n相同、相同、l 不同的电子归在同一电子层中的不同电子亚层，不同的电子归在同一电子层中的不同电子亚层，v例如：例如：n（第（第4 4层）：层）：l、1 1、2 2、3 3，分别称为分别称为4 4、4 4、4 4、4 4亚层。亚层。第23页，共71页，编辑于2022年，星期二（3 3）磁量子数）磁量子数 （符号：（符号：）磁量子数磁量子数m决定了原子轨道在空间的决定了原子轨道在空间的伸展伸展方向。方向。，lm可取（可取（2l+1）个值）个值

19、某种形状的原子轨道，可以在空间取不同的伸展方向而得到几某种形状的原子轨道，可以在空间取不同的伸展方向而得到几个空间取向不同的原子轨道。个空间取向不同的原子轨道。当当 l、1 1、2 2、3 3时，时，m依次可取依次可取1、3、5、7个数值。个数值。我们常把我们常把n、l和和m都确定的电子运动状态称为都确定的电子运动状态称为原子轨道原子轨道。所以，所以，s亚层只有亚层只有1个原子轨道；个原子轨道；p亚层只有亚层只有3个原子轨道；个原子轨道；d亚层只有亚层只有5个原子轨道；个原子轨道；f亚层只有亚层只有7个原子轨道。个原子轨道。第24页，共71页，编辑于2022年，星期二（4 4）自旋量子数）自旋

20、量子数 （符号：（符号：）=-顺时针方向自旋顺时针方向自旋 ；-逆时针方向自旋。逆时针方向自旋。自旋量子数自旋量子数表示了电子自旋运动的方向：表示了电子自旋运动的方向：第25页，共71页，编辑于2022年，星期二（5 5）四个量子数的关系）四个量子数的关系 四个量子数的取值不是任意的，而是存在着一定的制约关系，四个量子数的取值不是任意的，而是存在着一定的制约关系，四量子数与原子轨道之间的关系总结在表中。四量子数与原子轨道之间的关系总结在表中。同一原子中没有四个量子数完全相同的电子。同一原子中没有四个量子数完全相同的电子。在同一原子中的各个电子，它们的运动状态不可能完全相同，即四个量子数在同一原

21、子中的各个电子，它们的运动状态不可能完全相同，即四个量子数中至少有一个量子数是不同的，所以原子中每一层上的轨道数是一定的，电中至少有一个量子数是不同的，所以原子中每一层上的轨道数是一定的，电子的最大容量也是一定的。子的最大容量也是一定的。第26页，共71页，编辑于2022年，星期二3 3 核外电子排布的基本原则核外电子排布的基本原则 （1）泡利）泡利(W.pauli）不相容原理）不相容原理“在同一原子中在同一原子中没有没有四个量子数四个量子数完全相同完全相同的电子的电子”或者或者“同一原子轨道同一原子轨道只能只能容纳容纳两个自旋相反两个自旋相反的电子的电子”。根据这一原理可以确定各电子层、亚层

22、最多可容纳的电子数。根据这一原理可以确定各电子层、亚层最多可容纳的电子数。（2）能量最低原理）能量最低原理在不违背泡利原理的前提下，核外电子在各原子轨道中的排布方在不违背泡利原理的前提下，核外电子在各原子轨道中的排布方式应使整个原子的能量处于最低的状态。式应使整个原子的能量处于最低的状态。第27页，共71页，编辑于2022年，星期二核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图A-A A-A B-B La系系 周期周期 B-B Ac系系 第28页，共71页，编辑于2022年，星期二v在能量相同的轨道上排布电子时，总是以自旋相同的方向优先分在能量相同的轨道上排布电子时，总是以自旋相同的方向优先分占不同的轨

23、道，这样体系的能量较低。占不同的轨道，这样体系的能量较低。v当电子轨道处于当电子轨道处于半充满半充满状态状态(如如p 3，d 5，f 7)或或全充满全充满状态状态(如如p 6，d 10，f l4)时，原子核外电子的电荷在空间的分布呈球形对称，时，原子核外电子的电荷在空间的分布呈球形对称，有利于降低原子的能量。有利于降低原子的能量。（3）洪特）洪特(Hund)规则规则C原子电子轨道图原子电子轨道图第29页，共71页，编辑于2022年，星期二1.2.1 元素的周期元素的周期1.2.2 元素的族元素的族1.2.3 元素的分区元素的分区1.2.4 原子半径原子半径1.2.5 电离能电离能1.2.6 电

24、子亲和力电子亲和力1.2元素周期表元素周期表1.2.7 电负性电负性第30页，共71页，编辑于2022年，星期二 1869年俄国化学家年俄国化学家门捷列夫门捷列夫(.eee)在元素系统化的研究中，将在元素系统化的研究中，将元素按一定顺序排列起来，使元素的化学性元素按一定顺序排列起来，使元素的化学性质呈现周期性的变化，元素性质的这种周期质呈现周期性的变化，元素性质的这种周期性变化规律，称为性变化规律，称为元素的周期律元素的周期律（element periodicity），其表格形式称为），其表格形式称为元素周期元素周期表表。门捷列夫门捷列夫 到目前为止，人们已经提出了多种形式的周期表，如到目前为

25、止，人们已经提出了多种形式的周期表，如短式周期表短式周期表、长式周期表长式周期表、三角形周期表三角形周期表、螺旋式周期表螺旋式周期表等，但目前最通用的是由等，但目前最通用的是由 A.Werner 首先倡导的长式周期表。首先倡导的长式周期表。第31页，共71页，编辑于2022年，星期二第32页，共71页，编辑于2022年，星期二螺旋式螺旋式第33页，共71页，编辑于2022年，星期二第34页，共71页，编辑于2022年，星期二层式层式路标式路标式第35页，共71页，编辑于2022年，星期二透视式透视式第36页，共71页，编辑于2022年，星期二三角式三角式第37页，共71页，编辑于2022年，星

26、期二柱柱形形环式环式第38页，共71页，编辑于2022年，星期二放射式放射式短式短式第39页，共71页，编辑于2022年，星期二长式周期表长式周期表第40页，共71页，编辑于2022年，星期二1.2.11.2.1元素的周期元素的周期原子轨道按能量高低，划分成原子轨道按能量高低，划分成7 7个能级组，就对应着周期表中的个能级组，就对应着周期表中的7 7个周期。每个周期。每个能级组中能容纳的电子数目，就是该周期中所含元素的数目（第七周期除外）。个能级组中能容纳的电子数目，就是该周期中所含元素的数目（第七周期除外）。周期号数周期号数 =能级组号数能级组号数 =电子层数电子层数 =最大主量子数最大主量

27、子数maxmax周期周期原子轨道数原子轨道数元素个数元素个数1122483484918591861632716未完成第41页，共71页，编辑于2022年，星期二周期表中每一个纵列的元素具有相似的价层电子结构，故称为一个族。周期表中每一个纵列的元素具有相似的价层电子结构，故称为一个族。1818个纵列共个纵列共分为分为分为分为1616个族，个族，主族主族、副族副族各含各含8 8个族（其中第个族（其中第族包含族包含3 3个纵列）。个纵列）。1.2.21.2.2元素的族元素的族族族ABA1 2 3 4 5 6 781 2 3 4 5 6 7 01234567第42页，共71页，编辑于2022年，星期二

28、凡是最后一个电子填在凡是最后一个电子填在(n-1)d或或(n-2)f能级上的元素，称为副能级上的元素，称为副族元素。族元素。主族主族（占8列，分8族）凡是最后一个电子填入凡是最后一个电子填入ns或或np能级的元素称为主族元素。能级的元素称为主族元素。通式：通式：ns ns 1-21-2 np np 0-60-6副族副族（占10列，分8族其中第8族占3列）(n-2)f(n-2)f1-141-14(n-1)d(n-1)d1-101-10 ns ns1-21-2通式：通式：第43页，共71页，编辑于2022年，星期二 元素周期表中价电子排布类似的元素集中在一起，分为元素周期表中价电子排布类似的元素集

29、中在一起，分为5 5个区，并以最后填入的电子的能级代号作为区号。个区，并以最后填入的电子的能级代号作为区号。1.2.3元素的分区元素的分区ns12 ns2np16(n1)d10ns12(n1)d110ns12(n2)f014(n1)d02ns2第44页，共71页，编辑于2022年，星期二1.2.4原子半径的周期性原子半径的周期性孤立原子的半径：孤立原子的半径：原子的基电子组态中，占据最高能级上的电子到原子核的距离。原子的基电子组态中，占据最高能级上的电子到原子核的距离。由于电子的波动性和不确定关系而测不准。由于电子的波动性和不确定关系而测不准。可以用基态原子最外层的原子轨道的半径近似代表其半径

30、孤立原子的半径。可以用基态原子最外层的原子轨道的半径近似代表其半径孤立原子的半径。20/（*）实际原子的半径：实际原子的半径：其大小与其所处环境有关，取决于它与环境中原子之间作用力的性质。其大小与其所处环境有关，取决于它与环境中原子之间作用力的性质。第45页，共71页，编辑于2022年，星期二(1)原子的共价半径原子的共价半径 同种元素的两个原子同种元素的两个原子A，以共价键结合成分子，以共价键结合成分子A时，两原时，两原子的核间距的一半，为子的核间距的一半，为A原子的共价半径原子的共价半径。(2)(2)范德华半径范德华半径在以范德华力形成的分子晶体中，不属于同一个分子的两在以范德华力形成的分

31、子晶体中，不属于同一个分子的两个最接近原子的核间距的一半。个最接近原子的核间距的一半。(3)(3)原子的金属半径原子的金属半径 在金属晶体中，两相互接触原子的核间距在金属晶体中，两相互接触原子的核间距(离离)的一半。的一半。-rrr第46页，共71页，编辑于2022年，星期二1 1、同周期元素原子半径的变化同周期元素原子半径的变化 同一周期的元素，自左至右，原子半径随原子序的数增加而同一周期的元素，自左至右，原子半径随原子序的数增加而减小。减小。这是因为在主量子数相同的情况下，原子的有效核电荷数越大，对最这是因为在主量子数相同的情况下，原子的有效核电荷数越大，对最外亚层中电子的吸引力就越大，相

32、应的原子半径则越小。外亚层中电子的吸引力就越大，相应的原子半径则越小。主族元素的原子半径递减规律更为明显，副族元素的主族元素的原子半径递减规律更为明显，副族元素的原子半径递减不明显。原子半径递减不明显。第47页，共71页，编辑于2022年，星期二这是由于电子填充情况不同所致：这是由于电子填充情况不同所致：主族元素的电子依次填入最外层轨道，对核电荷的屏蔽作用较小(0.35)，致使有效核电荷递增显著；副族的d区元素电子是依次填人次外层的d轨道，对核电荷的屏蔽作用较大(0.85)，故有效核电荷递增不明显；从从d d区过渡到区过渡到dsds区区IBIB、BB族时，原子半径有所回升族时，原子半径有所回升

33、 这是因为它们的价电子层结构为全充满或半充满，电子云呈现球形对称之这是因为它们的价电子层结构为全充满或半充满，电子云呈现球形对称之故。故。第48页，共71页，编辑于2022年，星期二2、同族元素原子半径的变化、同族元素原子半径的变化 同同一一族族元元素素的的原原子子半半径径，由由上上而而下下增增大大，这是因为由上而下主量子数递增的缘故。但是第六周期但是第六周期d d区元素的原子区元素的原子半半径径与与第第五五周周期期元元素素相相近近，甚甚至至有有所所减减小小，这是因为在第六周期的B族出现了镧系元素，在一个格子内集中了15个核电荷，使有效核电荷对原子半径减小的影响，超过了电子层数对原子半径增大的

34、影响，我们将这种现象称为“镧系收缩镧系收缩”。第49页，共71页，编辑于2022年，星期二1.2.5电离能及其变化规律电离能及其变化规律 电离能的概念：电离能的概念：基基态态的的气气态态原原子子失失去去最最外外层层的的一一个个电电子子成成为为气气态态+1+1价价离离子子所所需需的的最最低低能量称为第一电离能能量称为第一电离能I I1 1，再再相相继继失失去去第第二二、三三、个个电电子子所所需需能能量量依依次次称称为为第第二二电电离离能能、第第三三电电离能离能(I(I2 2 I I3 3)等等等等。第50页，共71页，编辑于2022年，星期二（1 1）各级电离能的关系）各级电离能的关系 原原子子

35、失失去去电电子子后后，离离子子中中电电子子受受核核的的吸吸引引增增强强，能能量量有有所所降降低低，故故从从A A+离离子子中中再再失失去去一一个个电电子子所所需需的的能能量量，即即第第二二电电离离能能必必大大于于第第一一电离能，依次类推。逐级电离能总是递增的，电离能，依次类推。逐级电离能总是递增的，即：即：I I1 1 I I2 2 I I3 3 I I4 4 等等。等等。元素的第一电离能最重要，元素的第一电离能最重要，I1 是衡量元素的原子失是衡量元素的原子失去电子的能力和元素金属性的一种尺度。去电子的能力和元素金属性的一种尺度。第51页，共71页，编辑于2022年，星期二 电离能的大小主要

36、取决于原子核电荷数、原子半径和电子构型。电离能的大小主要取决于原子核电荷数、原子半径和电子构型。在同一周期中，元素电离能变化的趋势，一般是随着原子序数的增加而递增；在同一周期中，元素电离能变化的趋势，一般是随着原子序数的增加而递增；增加的幅度随周期数的增加而减小。增加的幅度随周期数的增加而减小。但这种递增趋势并非单调递增而是曲折上升。但这种递增趋势并非单调递增而是曲折上升。（2 2）电离能沿周期的变化规律）电离能沿周期的变化规律第52页，共71页，编辑于2022年，星期二1.2.6电子亲和能及其变化规律电子亲和能及其变化规律 电子亲合能的概念（电子亲合能的概念（Y）原原子子的的电电子子亲亲合合

37、能能通通常常是是指指一一个个基基态态的的气气态态原原子子，获获得一个电子成为带负电荷气态阴离子时所放出的能量。得一个电子成为带负电荷气态阴离子时所放出的能量。元素的电子亲和能越大，表示原子得到电元素的电子亲和能越大，表示原子得到电子的倾向越大，非金属性也越强。子的倾向越大，非金属性也越强。第53页，共71页，编辑于2022年，星期二电子亲合能变化的周期性电子亲合能变化的周期性电子亲合能的大小涉及核的吸引和核外电子排斥两个因素。同周电子亲合能的大小涉及核的吸引和核外电子排斥两个因素。同周期的元素，电子亲合能和电离能有相同的变化趋势，期的元素，电子亲合能和电离能有相同的变化趋势，即电离能大的元素，

38、它的电子亲合能也大。即电离能大的元素，它的电子亲合能也大。同同一一周周期期的的主主族族元元素素:随随原原子子序序数数递递增增，原原子子半半径径减减少少，电电子子亲亲和和能能逐逐渐增大。渐增大。同一族同一族元素元素:一般随原子半径减小而电子亲和能增大。一般随原子半径减小而电子亲和能增大。这是因为原子半径减小，核电荷对电子的吸引力就增强，原子则易这是因为原子半径减小，核电荷对电子的吸引力就增强，原子则易结合外来电子而放出能量。结合外来电子而放出能量。第54页，共71页，编辑于2022年，星期二原子序数原子序数第55页，共71页，编辑于2022年，星期二元素的元素的电离能电离能表示元素的原子失去电子

39、的可能性，表示元素的原子失去电子的可能性，电子亲和能电子亲和能表示元素的原子得到电子的可能性。表示元素的原子得到电子的可能性。但在许多化合物形成时，元素的原子经常是既不失电子也不但在许多化合物形成时，元素的原子经常是既不失电子也不得电子，得电子，如 Cl2 和 H2 反应，电子只是在它们的原子之间发生偏移。因此仅从电离能和电子亲和能来衡量元素的金属性因此仅从电离能和电子亲和能来衡量元素的金属性或非金属性是不全面的。或非金属性是不全面的。1.2.7电负性电负性第56页，共71页，编辑于2022年，星期二 原子在分子中吸引电子的能力称为元素的原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性电负性，用用

40、表示。表示。电负性大小规律：电负性大小规律：同一周期同一周期：从左到右，：从左到右，增大。增大。同一主族同一主族：从上到下，：从上到下，变小。变小。p 轨道上的一个电子的平均能量轨道上的一个电子的平均能量S 轨道上的一个电子的平均能量轨道上的一个电子的平均能量m某元素原子的某元素原子的 P 轨道上的电子数轨道上的电子数n某元素原子的某元素原子的 S轨道上的电子数轨道上的电子数第57页，共71页，编辑于2022年，星期二电负性()第58页，共71页，编辑于2022年，星期二 根据电负性的大小，可以衡量元素的金属性和非金根据电负性的大小，可以衡量元素的金属性和非金属性。一般认为电负性在属性。一般认

41、为电负性在 2.0 以上的元素属于非金属以上的元素属于非金属元素，而电负性在元素，而电负性在 2.0 以下的属于金属元素。以下的属于金属元素。第59页，共71页，编辑于2022年，星期二1.3.11.3.21.3.31.3 化学键化学键第60页，共71页，编辑于2022年，星期二 化学键定义：化学键定义：指分子内或晶体内相邻两个或多个原子指分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。（或离子）间强烈的相互作用力的统称。化学键主要分为化学键主要分为离子键离子键、共价键共价键和和金属键金属键三种类型，其共同点是体现着三种类型，其共同点是体现着原子或离子之间的强相互作用。原子

42、或离子之间的强相互作用。化学键的键能一般在几十到几百化学键的键能一般在几十到几百 kJ mol-1。第61页，共71页，编辑于2022年，星期二 离子键：离子键：由阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键。由阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键。以以NaCl为例，说明离子键的形成过程。为例，说明离子键的形成过程。燃烧燃烧+NaClCl_Na+第62页，共71页，编辑于2022年，星期二v活泼金属与活泼非金属反应生成化合物时，一般都形活泼金属与活泼非金属反应生成化合物时，一般都形成离子键。成离子键。v以离子键相结合的化合物称为离子化合物。以离子键相结合的化合物称为离子化合物。v绝大多数的盐、碱和金属

43、化合物都是离子化合物。在离子绝大多数的盐、碱和金属化合物都是离子化合物。在离子化合物中离子具有电荷，就是该元素的化合价。离子化合化合物中离子具有电荷，就是该元素的化合价。离子化合物通常情况下都能形成晶体。物通常情况下都能形成晶体。第63页，共71页，编辑于2022年，星期二 原子间通过共用电子对所形成的化学键叫做原子间通过共用电子对所形成的化学键叫做共价键共价键。以氢分子为例，说明共价键形成的过程：以氢分子为例，说明共价键形成的过程：通常情况下，当一个氢分子与另外一个氢分子接近时，就相互通常情况下，当一个氢分子与另外一个氢分子接近时，就相互作用而生成氢分子。作用而生成氢分子。所有化学键都是共价

44、键的化合所有化学键都是共价键的化合物称为物称为共价化合物共价化合物。非金属元素的原子之间都是以非金属元素的原子之间都是以共价键相结合的。共价键相结合的。第64页，共71页，编辑于2022年，星期二 共价键可分为共价键可分为极性共价键极性共价键和和非极性共价键非极性共价键。在同种原子所形成的共价键中，两个原子吸引电子的能力在同种原子所形成的共价键中，两个原子吸引电子的能力完全相同，共用电子对不偏向任何一方，因此成键原子不显完全相同，共用电子对不偏向任何一方，因此成键原子不显电性，这样的共价键就是电性，这样的共价键就是非极性共价键非极性共价键。例如：HH键、键、键等都是非极性键。在不同原子所形成的

45、共价键中，共用电子对偏向于吸引电子能力强在不同原子所形成的共价键中，共用电子对偏向于吸引电子能力强的原子一方，这种原子带部分负电荷，而吸引电子能力较弱的原子带的原子一方，这种原子带部分负电荷，而吸引电子能力较弱的原子带部分正电荷，这样的共价键就叫部分正电荷，这样的共价键就叫极性共价键极性共价键，简称极性键。，简称极性键。例如：HCl键、HO键、HN键等。第65页，共71页，编辑于2022年，星期二 分子的极性：分子的极性：以非极性键结合而成的分子都是非极性分子。以非极性键结合而成的分子都是非极性分子。如：H2、N2、O3、Cl2等。以极性键结合的多原子分子，可能是极性分子，也可能是非极性分以极

46、性键结合的多原子分子，可能是极性分子，也可能是非极性分子。子。这取决于分子的组成和分子中各键的空间排列。这取决于分子的组成和分子中各键的空间排列。如：CO2、H2O、CH4、NH3等。第66页，共71页，编辑于2022年，星期二H2Cl2O2HClH2OCO2NH3CCl410451071810928第67页，共71页，编辑于2022年，星期二v金属元素原子结构的特点是最外层的电子较少，一般为13个，电子与原子核的联系比较松散，故金属容易失去电子。v所以，金属内部实际上交替排列着金属原子和金属阳离子，两者之间又所以，金属内部实际上交替排列着金属原子和金属阳离子，两者之间又存在着从金属上脱落下来

47、的自由移动的电子存在着从金属上脱落下来的自由移动的电子自由电子，这些自由电子自由电子，这些自由电子的运动使金属中的原子、离子相互联结在一起。的运动使金属中的原子、离子相互联结在一起。v通过运动的自由电子使金属原子和金属阳离子相互联结在一起的键通过运动的自由电子使金属原子和金属阳离子相互联结在一起的键就是就是金属键金属键。第68页，共71页，编辑于2022年，星期二1、原子组成微粒及其相互关系、原子组成微粒及其相互关系2、四个量子数（、四个量子数（n、l、m、ms）与原子轨道之间的关系）与原子轨道之间的关系3、核外电子排布的基本原则、核外电子排布的基本原则 泡利不相容原理泡利不相容原理 能量最低

48、原理能量最低原理 洪特规则洪特规则4、元素周期表和元素周期率、元素周期表和元素周期率 元素的周期、族以及分区、元素的周期、族以及分区、原子半径，原子半径，电离能、电子亲和能、电负性电离能、电子亲和能、电负性5、离子键、共价键、金属键、离子键、共价键、金属键 以及以及 分子的极性分子的极性原子序数（原子序数（Z Z）=核内质子数核内质子数 =核电荷数核电荷数 =核外电子数核外电子数 本章小结本章小结第69页，共71页，编辑于2022年，星期二1.指出下列各组量子数哪些是不合理的，并改正。指出下列各组量子数哪些是不合理的，并改正。1）n=3,l=2,m=2,ms=1/2 2）n=3,l=0,m=-1,ms=1/2 3）n=2,l=2,m=1,ms=2 4）n=2,l=-1,m=0,ms=1/2 2.对下列各组量子数，填充合适的量子数。对下列各组量子数，填充合适的量子数。1）n=？,l=2,m=0,ms=1/2 2）n=2,l=？,m=-1,ms=1/2 3）n=4,l=2,m=0,ms=？4）n=2,l=0,m=？,ms=1/2 3.核外电子排布遵循什么原则？以核外电子排布遵循什么原则？以C原子为实例说明原子为实例说明 习习 题题 第70页，共71页，编辑于2022年，星期二第71页，共71页，编辑于2022年，星期二