第二节 核外电子的排布和元素周期律2PPT讲稿.ppt

《第二节 核外电子的排布和元素周期律2PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二节 核外电子的排布和元素周期律2PPT讲稿.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二节 核外电子的排布和元素周期律21第1页，共60页，编辑于2022年，星期二 Z*=Z-：屏蔽常数，：屏蔽常数，第3页，共60页，编辑于2022年，星期二 换个角度考虑换个角度考虑:将研究电子之外的原子其余部将研究电子之外的原子其余部分分,均视为原子核均视为原子核,则将复杂的多原子体系则将复杂的多原子体系简化为单电子体系简化为单电子体系:说明说明:相当于内层电子抵消或中和掉部分正电相当于内层电子抵消或中和掉部分正电荷荷,使被讨论的电子受核的吸引下降使被讨论的电子受核的吸引下降,离核离核更远更远,能量更高能量更高,即为内层电子对外层电子即为内层电子对外层电子的屏蔽作用的屏蔽作用.屏蔽效应越大

2、屏蔽效应越大,受屏蔽的电子受屏蔽的电子的能量越高的能量越高,是电子远离核的作用是电子远离核的作用.4第4页，共60页，编辑于2022年，星期二不同电子所受的屏蔽作用不同不同电子所受的屏蔽作用不同.其大小与其大小与角量子数角量子数 l 有关有关:l 大的电子大的电子,受屏蔽大受屏蔽大,能量高能量高;l 小的电子小的电子,受屏蔽小受屏蔽小,能量升高的幅度小能量升高的幅度小.对于运动状态不同的电子对于运动状态不同的电子,或或 n 相同相同,l不不 同的原子轨道同的原子轨道,有有:第5页，共60页，编辑于2022年，星期二2.2.屏蔽常数的计算屏蔽常数的计算(Slater)(Slater)规则：规则：

3、(1)(1)分组：按以下次序分组：按以下次序(1(1s s),(2),(2s s,2,2p p),),(3 (3s s,3,3p p),(3),(3d d),(4),(4s s,4,4p p),(4),(4d d),(4),(4f f),),(5(5s s,5,5p p),(5),(5d d),(5),(5f f)(2)(2)每一小组右边各组的电子对该组电子不产每一小组右边各组的电子对该组电子不产生屏蔽作用。生屏蔽作用。第6页，共60页，编辑于2022年，星期二(3)(3)在在(ns,npns,np)同组中，每一个电子屏蔽同同组中，每一个电子屏蔽同 组电子为组电子为0.350.35，而，而1

4、1s s组内的电子相互屏蔽组内的电子相互屏蔽 0.300.30。(4)(4)内层内层(n n-1)-1)层中每一个电子对外层层中每一个电子对外层 (ns,npns,np）上电子屏蔽为）上电子屏蔽为0.850.85。(5)(5)更内层的更内层的(n n-2)-2)层中每一个电子对外层层中每一个电子对外层 (nsns,npnp)上电子屏蔽为上电子屏蔽为1.001.00。第7页，共60页，编辑于2022年，星期二(6)(6)当被屏蔽电子是当被屏蔽电子是(ndnd)组或组或(nfnf)组电子组电子 时，同组电子屏蔽为时，同组电子屏蔽为0.350.35，左边各组电子，左边各组电子 屏为屏为1.001.0

5、0。在计算某原子中某个电子的在计算某原子中某个电子的 值时，可将有关值时，可将有关 屏蔽电子对该电子的屏蔽电子对该电子的 值相加而得。值相加而得。例：计算铝原子中其它电子对一个例：计算铝原子中其它电子对一个3P3P电子的电子的 值，其值，其Z*=？解：按斯来特规则分组解：按斯来特规则分组 （1S）2（2S，2P）8（3S，3P）3第8页，共60页，编辑于2022年，星期二 =0.352+0.85 8+1.00 2=9.50 Z*=Z =139.50=3.5 思考题：思考题：1、分别计算分别计算Sc的一个的一个3S电子和一个电子和一个3d电子电子的的 值？值？2、试比较钾原子的最后一个电子填充在

6、、试比较钾原子的最后一个电子填充在3d轨轨道和道和4S轨道上的能量。轨道上的能量。第9页，共60页，编辑于2022年，星期二（二）（二）钻穿效应钻穿效应 1.钻穿效应钻穿效应 n 相同，相同，l 不同的轨道，由于电子云径向不同的轨道，由于电子云径向分布不同，电子穿过内层到达核附近以分布不同，电子穿过内层到达核附近以回避其他电子屏蔽的能力不同，而使电回避其他电子屏蔽的能力不同，而使电子具有不同的能量，这种由于子具有不同的能量，这种由于s，p，d，f 轨道径向分布不同而引起的能量效应。轨道径向分布不同而引起的能量效应。（penetrating effect)。第10页，共60页，编辑于2022年，

7、星期二 意义意义:电子钻入内部电子钻入内部,靠近核的作用靠近核的作用(使自身使自身 能量下降能量下降)可以从径向分布函数图加以解释可以从径向分布函数图加以解释:第11页，共60页，编辑于2022年，星期二可以看出可以看出:l l 大的，钻穿效应小大的，钻穿效应小,远离核远离核,能量升高。能量升高。l l 大的大的,屏蔽效应大屏蔽效应大,远离核远离核,能量升高。能量升高。相反相反:l l 小的，钻穿效应大小的，钻穿效应大,靠近核靠近核,能量下降。能量下降。l l小的小的,屏蔽效应小屏蔽效应小,靠近核靠近核,能量下降能量下降.亦即亦即:n n 相同相同,l,l小的电子小的电子,在离核近处在离核近处

8、,有小的有小的 第12页，共60页，编辑于2022年，星期二 几率峰出现几率峰出现,相当于电子靠近核相当于电子靠近核,受核受核作用强作用强,同时回避了内层电子的屏蔽作同时回避了内层电子的屏蔽作用用,自身能量下降自身能量下降.这种效应称为钻穿这种效应称为钻穿效应。效应。可以用钻穿效应解释能级分裂可以用钻穿效应解释能级分裂,即同一即同一 能级组能级组(n(n 相同相同),l),l 大的电子能量高大的电子能量高,l l 小的电子可以钻入内部小的电子可以钻入内部,自身能量降自身能量降低低,产生能级分裂。总之产生能级分裂。总之,屏蔽效应使屏蔽效应使电子的能量上升电子的能量上升,钻穿效应使电子能降钻穿效应

9、使电子能降低。低。第13页，共60页，编辑于2022年，星期二 入内部入内部,自身能量降低自身能量降低,产生能级分裂。产生能级分裂。总之总之,屏蔽效应使电子的能量上升屏蔽效应使电子的能量上升,钻穿钻穿效应使电子能降低。效应使电子能降低。对于多电子原子体系对于多电子原子体系,能量高低由什么能量高低由什么因素决定因素决定?由由 n n 和和 l l 同时决定同时决定:l l 相同相同,n,n 大的能量高大的能量高,即即 E E2s2s E E3s3s E E4s4s,因为依次受屏蔽作用增大因为依次受屏蔽作用增大,Z,Z*依依次下降次下降,所以能量依次升高。所以能量依次升高。第14页，共60页，编辑

10、于2022年，星期二 n n 相同相同,l,l 大的能量高大的能量高,E,E3s3s E E3p3p E E4s4s 此种现象在此种现象在 21 21 号元素号元素 Sc Sc 的的左右发生左右发生,称为能级交错称为能级交错(外层轨道的能量反而外层轨道的能量反而比内层轨道能量低的现象比内层轨道能量低的现象)可用径向分布图解释可用径向分布图解释:第16页，共60页，编辑于2022年，星期二 2.能级交错：能级交错：钻穿越深的电子对其他电子的屏蔽越大，钻穿越深的电子对其他电子的屏蔽越大，使不同轨道上的电子能级发生变化，使不同轨道上的电子能级发生变化，ns电电子能量变的更低，子能量变的更低，nd,n

11、f 电子能量变的更电子能量变的更高。从而引起能级上的交错。高。从而引起能级上的交错。二、原子的价电子层结构二、原子的价电子层结构 第17页，共60页，编辑于2022年，星期二AA0一一11s1AAAAAA21s2二二345678910三三11 12BBB B BB B13 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 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 8

12、1 82 83 84 85 86ns12 (n-1)d19ns12 ns2np16(n-1)d10ns12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（1）基态原子的价层电子构型）基态原子的价层电子构型第18页，共60页，编辑于2022年，星期二 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)f （2 2）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 3d64s

13、2 Fe2+1s22s22p63s23p63d6 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第19页，共60页，编辑于2022年，星期二 AA0一一1AAAAAA2二二3456789 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 57*72 73 74 75 76

14、 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 89*104 105 106 107 108 109 110 111 112三、元素周期律与核外电子排布的关系三、元素周期律与核外电子排布的关系镧系镧系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 101 102 103Sddspfns12 (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后一个电子一般填入次外层d d

15、亚层亚层1、分区、分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 d亚层亚层最后一个电子填入最后一个电子填入s s亚层亚层第20页，共60页，编辑于2022年，星期二AA0一一1AAAAAA2二二3456789 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 57*72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 8

16、2 83 84 85 86七七87 88 89*104 105 106 107 108 109 110 111 112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 101 102 103Sddspf区区最后一个电子填入外层最后一个电子填入外层p p亚层亚层最后一个电子一般填入外数第三层最后一个电子一般填入外数第三层 f f 亚层亚层第21页，共60页，编辑于2022年，星期二 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

17、一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的 s s 亚层亚层s s最外层的最外层的 p p 亚层亚层p p一般为次外层的一般为次外层的 d d 亚层亚层d d一般为次外层的一般为次外层的 d d 亚层亚层,且为且为d d1010dsds一般为外数第三层的一般为外数第三层的 f f 亚层亚层f f第22页，共60页，编辑于2022年，星期二 族族根据区和最外层、次外层电子数确定根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s s、p p主族主族(A)(A)，族号最外层电子数，族号最外层电子数d d副族副族(B)(B)族号族号(最外层次外层最外层次外层d)d)电子数电子数dsds副族副族(B)(B)，族号最

18、外层电子数，族号最外层电子数f f镧系、锕系，镧系、锕系，BB第23页，共60页，编辑于2022年，星期二2 2、元素的周期、元素的周期 周期数周期数=能级组数能级组数,所以共有所以共有7个周期个周期第24页，共60页，编辑于2022年，星期二 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周期数电子层数四周期周期数电子层数四周期最后一个电子填入最后一个电子填入s s亚层亚层s s区元素区元素族号最外层电子数族号最外层

19、电子数2 2A ACa Ca 为第为第四四周期、周期、A A族元素族元素第25页，共60页，编辑于2022年，星期二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 四周期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 d亚层亚层 d d区元素区元素族号族号(最外层最外层+次外层次外层d)d)电子数电子数 (1+5)=6(1+5)=6B BCr Cr 为第为第四四周期、周期、B B族元素族元素第26页

20、，共60页，编辑于2022年，星期二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 五周期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 d亚层，亚层，而而d d电子数为电子数为10 10 dsds区元素区元素族号最外层电子数族号最外层电子数1 1 B BAg 为第为第五五周期、周期、B B族元素族元素第27页，共60页，编辑于2022年，星期二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

21、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 已知某副族元素已知某副族元素A A原子，最后一个电子原子，最后一个电子 填入填入3 3d d轨道，族号轨道，族号3 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=4最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d d亚层，亚层，为为d d区元素，最外层电子数区元素，最外层电子数2 2族号族号(最外层最外层+次外层次外层)电子数电子数3 3 则则d d电子数电子数=3-2=1=3-2=1第28页，共60页，编辑于2022年，星期二四、元素基本性质的周期性四、元素基本性质的周期性 1 1 原子

22、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=198pmr(Cl)=99pmd=154pmr(C)=77pm第29页，共60页，编辑于2022年，星期二金属半径金属半径金属单质晶体中，两个相邻金属单质晶体中，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=256pmr(Cu)=128pm第30页，共60页，编辑于2022年，星期二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=320pmr(Ne)=160pm第31页，共60页，

23、编辑于2022年，星期二AA0一一 H37AA AAA AHe122二二 Li152Be111B88C77N70O66F64Ne160三三 Na168Mg160BB B B BB BAl143Si117P110S104Cl99Ar191四四 K227Ca197Sc161Ti145V132Cr125Mn124Fe124Co125Ni125Cu128Zn133Ga122Ge122As121Se117Br114Ke198五五 Rb248Sr215Y181Zr160Nb143Mo136Tc136Ru133Rh135Pa138Ag144Cd149In163Sn141Sb141Te137I133Xe217

24、六六 Cs265Ba217La173Hf159Ta143W137Re137Os134Ir136Pt136Au144Hg160Tl170Pb175Bi155Po153At Rn变化规律变化规律非金属为共价半径、金属为金属半径、稀非金属为共价半径、金属为金属半径、稀有气体为范德华半径有气体为范德华半径第32页，共60页，编辑于2022年，星期二1 1、原子半径、原子半径（1 1）共价半径）共价半径（2 2）金属半径）金属半径（3 3）范德瓦尔半径）范德瓦尔半径2 2、原子半径的变化规律、原子半径的变化规律（1 1）同一主族元素原子半径变化规律：）同一主族元素原子半径变化规律：同一主族元素，自上而下

25、，由于主量子数的同一主族元素，自上而下，由于主量子数的增增 大，原子半径增大。大，原子半径增大。(2)(2)同一副族元素，自上而下变化幅度小，第五、同一副族元素，自上而下变化幅度小，第五、六周期元素原子半径非常接近。六周期元素原子半径非常接近。(3)(3)同一周期元素原子半径的变化规律同一周期元素原子半径的变化规律第33页，共60页，编辑于2022年，星期二（3）由于）由于La系收缩，使第三过渡系元素电系收缩，使第三过渡系元素电 离能大于第二过渡系对应元素的电离离能大于第二过渡系对应元素的电离 能。能。3、电离能、电离能 第一电离能：第一电离能：基态的气体原子失去最外层的第一基态的气体原子失去

26、最外层的第一 个电子个电子 成为成为+1价离子所需的能量。价离子所需的能量。A(g)A+(g)+e I1 第二电离能：由体第二电离能：由体+1价离子再失去一个电价离子再失去一个电 子成为子成为+2价离子所需的能量。价离子所需的能量。I 1 I2 I3 I4 第34页，共60页，编辑于2022年，星期二关于电离能：关于电离能：(1)电离能越小，说明原子在气态时越易失电离能越小，说明原子在气态时越易失 去电子，金属性越强。去电子，金属性越强。(2)元素的电离势随元素的电离势随Z的变化而呈现周期性的变化而呈现周期性 的变化。的变化。同一周期自左至右，同一周期自左至右，I 基本上依次增大。基本上依次增

27、大。反常：反常：Be与与B，Mg与与 Al，P与与S，Zn与与 Ga，As 与与Se,Cd与与 In，Hg 与与Tl 第35页，共60页，编辑于2022年，星期二 因为：因为：电离能不仅与原子的核电荷有关，电离能不仅与原子的核电荷有关，也与元素的电子层结构有关。也与元素的电子层结构有关。例：例：I B Ial;La系收缩使系收缩使ITl Iin,IPb Isn,通常主族元素金属性自上而下依次增大通常主族元素金属性自上而下依次增大.(5)副族元素电离能变化规律不规则副族元素电离能变化规律不规则.4、电子亲合能电子亲合能（electron affinity)元素的一个气态原子在基态得到一个电子形元

28、素的一个气态原子在基态得到一个电子形成基态、气态负离子所释放的能量。成基态、气态负离子所释放的能量。(符号符号Eea)用焓变的负值用焓变的负值(-H)表示。表示。第37页，共60页，编辑于2022年，星期二说明：说明：（1）元素的第一电子亲合能是放热的，第二、元素的第一电子亲合能是放热的，第二、第三电子亲合能是吸热的。第三电子亲合能是吸热的。问题：问题：常见的氧化物和硫化物都是以常见的氧化物和硫化物都是以-2价存在价存在的，为什么？的，为什么？（2）第一电子亲合能最大的是）第一电子亲合能最大的是F，不是，不是Cl。原因：原因：（3）电子亲合能数值越大，该原子生成气态）电子亲合能数值越大，该原子

29、生成气态 第38页，共60页，编辑于2022年，星期二负离子的倾向性越大。同一周期，自左至负离子的倾向性越大。同一周期，自左至右，第一电子亲合能逐渐增大（右，第一电子亲合能逐渐增大（IIA、VA有特殊）。有特殊）。（4 4）元素具有较高的电离能，也倾向于具）元素具有较高的电离能，也倾向于具 有较高的电子亲合能。有较高的电子亲合能。（5 5）第二周期元素的电子亲合能比第三第二周期元素的电子亲合能比第三 周期的小，是由于第二周期原子半径周期的小，是由于第二周期原子半径 小、轨道数目少、电子间排斥力大等小、轨道数目少、电子间排斥力大等 因素。因素。第39页，共60页，编辑于2022年，星期二 5 5

30、、电负性、电负性 表示一个元素的原子在分子中吸引电子的表示一个元素的原子在分子中吸引电子的能力。能力。以最活泼非金属元素原子以最活泼非金属元素原子p(F)=4.0p(F)=4.0为基为基础，计算其它元素原子的电负性值。础，计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,越越难难失出电子失出电子;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得到电子,越越易易失出电失出电 子。子。第40页，共60页，编辑于2022年，星期二AA一一 H2

31、.1AA A A A A二二 Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三三 Na0.9Mg1.2BB B B BB BAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四四 K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五五 Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六六 Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.

32、9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2电负性电负性说明：说明：1.1.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;2.2.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。第41页，共60页，编辑于2022年，星期二4.03.53.02.52.01.51.00.5p原子序数原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs 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

33、同一副族，从上到下,B B BB电负性逐渐减小，电负性逐渐减小，B BBB电电负性逐渐增大。负性逐渐增大。第42页，共60页，编辑于2022年，星期二五、元素的金属性和非金属性五、元素的金属性和非金属性金属性金属性在化学反应中失出电子的特性在化学反应中失出电子的特性非金属性非金属性在化学反应中流入电子的特性在化学反应中流入电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

34、性越强。非金属性越强。第43页，共60页，编辑于2022年，星期二 变化规律变化规律 同一周期同一周期,从左大右从左大右,元素原子的电负性增大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,直上而下直上而下,元素原子的电负性减小元素原子的电负性减小,元素的金属性逐渐增强元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。B BB,B,同一副族同一副族,直上而下直上而下,元素原子的元素原子的 电负性减小电负性减小,金属性增强金属性增强;B BB,B,同一副族同一副族,直上而下直上而下,元素原子的元素原子的 电负性增大电负性

35、增大,金属性减弱。金属性减弱。第44页，共60页，编辑于2022年，星期二 小结小结原子性质原子性质r rI I金属性金属性 非金属性非金属性主主族族元元素素同周期同周期从左向右从左向右减减小小增增大大增增大大减减弱弱增增强强同族同族直上而下直上而下显著显著增大增大减减小小减减小小增增强强减减弱弱原子性质原子性质r rI I金属性金属性副副族族元元素素同周期同周期从左向右从左向右略有略有减小减小不不规律规律增增大大减减弱弱同族同族直上而下直上而下略有略有增大增大不不规律规律BBBB减小减小增强增强BBBB增大增大减弱减弱第45页，共60页，编辑于2022年，星期二六、金属元素和金属材料六、金属

36、元素和金属材料 结构结构Ni:1s22s22p63s23p63d84s2Cu:1s22s22p63s23p63d94s2半径半径Ni：0.1246nmCu：0.1278nm 第46页，共60页，编辑于2022年，星期二溶液溶液 固溶体固溶体Solid solution（1）定义）定义第47页，共60页，编辑于2022年，星期二Solvent 溶剂溶剂Solute溶质溶质 一个（或几个）一个（或几个）组元组元的原子（化合物）溶入另的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型保持另一组元的晶格类型的固态晶体。的固态晶体。固固溶溶体体第48页，共60页，编

37、辑于2022年，星期二 溶质和溶剂原子占据一个共同的溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵类晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵类型相同型相同。有一定的成分范围有一定的成分范围 具有比较明显的金属性质具有比较明显的金属性质（2）基本基本 特征特征solid solubility结合键主要是金属键第49页，共60页，编辑于2022年，星期二按溶质原子在按溶质原子在点阵中的位置点阵中的位置混合物合金混合物合金固熔体合金固熔体合金金属化合物合金金属化合物合金（3）分类）分类按各组元原子按各组元原子分布的规律性分布的规律性 取代固熔体合金取代固熔体合金间隙固熔体合金间隙固熔体合金按固溶度

38、按固溶度Finite solid solutionInfinite solid solution 第50页，共60页，编辑于2022年，星期二A A、置换型固溶体、置换型固溶体由溶质原子代替一部由溶质原子代替一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组成。所组成。第51页，共60页，编辑于2022年，星期二结构结构Ni:1s22s22p63s23p63d84s2Cu:1s22s22p63s23p63d94s2半径半径Ni：0.1246nmCu：0.1278nm 第52页，共60页，编辑于2022年，星期二MgOMgO的结构中的结构中MgMg2+2+离子被

39、离子被FeFe2+2+离子所取代。离子所取代。条件：条件：1.1.半径相近半径相近 2.2.电荷数相同电荷数相同CaCa2+2+能取代能取代MgMg2+2+吗？吗？LiLi+能取代能取代MgMg2+2+吗吗？铁固熔体铁固熔体第53页，共60页，编辑于2022年，星期二晶格结构的空隙越大，晶格结构的空隙越大，越有利于形成固溶体。越有利于形成固溶体。形成填隙型固溶体的次序？形成填隙型固溶体的次序？片沸石、片沸石、CaF2、TiO2、MgO 为什么高温下碳易于填入铁晶格的空隙？为什么高温下碳易于填入铁晶格的空隙？第54页，共60页，编辑于2022年，星期二在热力学处于在热力学处于平衡状态的平衡状态的

40、固溶体中，固溶体中，溶质原子的分布宏溶质原子的分布宏观上是观上是均匀的。均匀的。C C、无序固溶体、无序固溶体各组元原子的分布是随各组元原子的分布是随机的。机的。第55页，共60页，编辑于2022年，星期二D D、有序固溶体、有序固溶体组元原子在晶体点阵中组元原子在晶体点阵中不是随机分布的，而是出现某种倾向性排列，不是随机分布的，而是出现某种倾向性排列，如异类原子互相吸引形成有规则的排列结构。如异类原子互相吸引形成有规则的排列结构。Ordering固溶体的有序化固溶体的有序化第56页，共60页，编辑于2022年，星期二铁铁铬、铁铬、铁铜、铁铜、铁镍镍有限固溶体有限固溶体固溶度小于固溶度小于10

41、0%100%。F F、无限固溶体（又称连续固溶体）、无限固溶体（又称连续固溶体）是由两个（或多个）晶体结构相同的是由两个（或多个）晶体结构相同的组元形成的，任一组元的成分范围均为组元形成的，任一组元的成分范围均为0 0100%100%。铜铜锌、铜锌、铜锡锡第57页，共60页，编辑于2022年，星期二无限置换固溶体中两组元素原子置换无限置换固溶体中两组元素原子置换 第58页，共60页，编辑于2022年，星期二 固溶强化固溶强化 溶质原子的溶入，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、使固溶体的强度、硬度升高硬度升高 。（4）应用）应用碳原子溶入碳原子溶入 -Fe 硅原子溶入硅原子溶入 -Fe 第59页，共60页，编辑于2022年，星期二 本节重点本节重点一、多电子原子的能级一、多电子原子的能级 二、核外电子的排布二、核外电子的排布三、原子的电子层结构和元素周期系三、原子的电子层结构和元素周期系四、元素性质的周期性四、元素性质的周期性 第60页，共60页，编辑于2022年，星期二