现代基础化学-第-1-章课件优秀PPT.ppt

《现代基础化学-第-1-章课件优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代基础化学-第-1-章课件优秀PPT.ppt（66页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、现代基础化学 药事管理专业教研室：于泳 邮箱：crystalyyyl163 （一）现代基础化学 的课程意义：1、从前化学学问的复习2、物理化学的初步了解，为今后专业课打基础3、无机化学，分析化学，生物化学的前期 铺垫（二）学时支配与考核形式：总学时64学时。总评=平常成果（依据课堂提问、课后作业、出勤率综合评定）+期末考试成果平常成果占30%，期末考试成果占70%（三）教材选用状况现代基础化学（主编：朱裕贞 顾达 黑恩成，第三版，化学工业出版社，2010.6）建议参考书：1、无机化学（第三版）（武汉高校等校编，高等教化出版社，1994年）；2、无机化学（第三版）（北京师范高校等校编，高等教化出

2、版社，1992年）；3、分析化学（第五版）（华东理工高校，成都工程技术高校编，高等教化出版社）；第一章第一章 原子结构与元素周期系原子结构与元素周期系1.2 原子结构的量子力学模型原子结构的量子力学模型1.1 原子结构理论的发展概况原子结构理论的发展概况1.3 原子的电子层结构与元素周期系原子的电子层结构与元素周期系1.4 原子结构与元素性质的关系原子结构与元素性质的关系一、英国物理学家一、英国物理学家 汤姆森汤姆森(J.J.Thomson)1.1 原子结构理论的发展概况原子结构理论的发展概况 1884年担当著名的卡文迪许年担当著名的卡文迪许试验室主任试验室主任 1897年通过阴极射线试验发年

3、通过阴极射线试验发觉了电子觉了电子 1906年获得诺贝尔物理奖。年获得诺贝尔物理奖。1904年提出原子的年提出原子的“枣糕模枣糕模型型”，认为，认为“电子是匀整地分布电子是匀整地分布在正电荷的海洋中在正电荷的海洋中”。汤姆森汤姆森 二、英国物理学家二、英国物理学家 卢瑟福卢瑟福(E.Rutherford)1.1 原子结构理论的发展概况原子结构理论的发展概况 1895年在剑桥高校攻读博士学年在剑桥高校攻读博士学位期间干脆受到汤姆森的指导位期间干脆受到汤姆森的指导 1908年获得诺贝尔化学奖年获得诺贝尔化学奖 1911年依据年依据 粒子散射试验的粒子散射试验的结果提出原子的结果提出原子的“含核模型

4、含核模型”，也称为也称为“行星模型行星模型”1919年接替汤姆森担当卡文迪年接替汤姆森担当卡文迪许试验室主任。许试验室主任。卢瑟福卢瑟福1.1 原子结构理论的发展概况原子结构理论的发展概况 三、丹麦物理学家三、丹麦物理学家 玻尔玻尔(Niels H.D.Bohr)1885年生于丹麦的哥本哈根年生于丹麦的哥本哈根 1911年获得博士学位年获得博士学位 1913年结合普朗克量子论发表年结合普朗克量子论发表了长篇论文论原子构造和分子了长篇论文论原子构造和分子构造，创立了构造，创立了原子结构理论原子结构理论原子结构理论原子结构理论。1922年获得诺贝尔物理奖。年获得诺贝尔物理奖。卢瑟福卢瑟福是是汤姆森

5、汤姆森六位获六位获诺贝尔奖的学生之一，而诺贝尔奖的学生之一，而他本人又指导包括他本人又指导包括玻尔玻尔在内的十一位诺贝尔奖获得者。在内的十一位诺贝尔奖获得者。1.1.3 玻尔理论玻尔理论 1、“玻尔理论玻尔理论”的要点的要点 （1）原子内电子按能）原子内电子按能级分层排布；级分层排布；（2）各能级间能量是）各能级间能量是不连续的，即量子化；不连续的，即量子化；（3）只有电子在不同）只有电子在不同能级间产生跃迁时才能级间产生跃迁时才有能量的吸取或放出；有能量的吸取或放出；2、应用、应用“玻尔理论玻尔理论”说明氢光谱说明氢光谱 “玻尔理论玻尔理论”不能说明多电子原子光谱，也不能说明不能说明多电子原

6、子光谱，也不能说明氢原子光谱的精细结构！氢原子光谱的精细结构！H1.1.3 玻尔理论玻尔理论氢原子光谱试验示意图氢原子光谱试验示意图氢原子光谱试验示意图氢原子光谱试验示意图 四、奥地利物理学家四、奥地利物理学家 薛定锷薛定锷(E.Schrdinger)1.1 原子结构理论的发展概况原子结构理论的发展概况 1926年，薛定锷在考虑实物微粒年，薛定锷在考虑实物微粒的波粒二象性的基础上，通过光学的波粒二象性的基础上，通过光学与力学的对比，提出了描述微观粒与力学的对比，提出了描述微观粒子（包括原子内的电子）运动的基子（包括原子内的电子）运动的基本方程，即著名的薛定锷方程：本方程，即著名的薛定锷方程：接

7、受薛定锷方程来描述原子内电子的运动状态，即接受薛定锷方程来描述原子内电子的运动状态，即原子结构的量子力学模型。原子结构的量子力学模型。一、电子运动的特性一、电子运动的特性 1.2 原子结构的量子力学模型原子结构的量子力学模型 1、波粒二象性、波粒二象性 1680年，牛顿提出光具年，牛顿提出光具有粒子性，认为光就是能有粒子性，认为光就是能做直线运动的微粒流。做直线运动的微粒流。1690年，惠更斯提出光年，惠更斯提出光具有波动性，能说明光的具有波动性，能说明光的干涉、衍射等现象。干涉、衍射等现象。大科学家牛顿大科学家牛顿 1、波粒二象性、波粒二象性 1905年，爱因斯坦用光年，爱因斯坦用光子理论成

8、功地说明白光电子理论成功地说明白光电效应，提出光既有粒子性，效应，提出光既有粒子性，又有波动性，即光具有波又有波动性，即光具有波粒二象性。粒二象性。1.2.1 电子运动的特性电子运动的特性 大科学家爱因斯坦大科学家爱因斯坦 1、波粒二象性、波粒二象性 1924年，法国物理学家年，法国物理学家德布罗依受到光具有波粒德布罗依受到光具有波粒二象性的启发，提出了电二象性的启发，提出了电子等实物粒子也具有波粒子等实物粒子也具有波粒二象性的假设。该假设在二象性的假设。该假设在1927年被电子衍射试验所年被电子衍射试验所证明。证明。1.2.1 电子运动的特性电子运动的特性 法国物理学家德布罗依法国物理学家德

9、布罗依法国物理学家德布罗依法国物理学家德布罗依 2、测不准原理、测不准原理 1927年，德国科学家海年，德国科学家海森堡提出测不准原理，即森堡提出测不准原理，即对具有波粒二象性的微粒，对具有波粒二象性的微粒，不行能同时精确测定它们不行能同时精确测定它们在某瞬间的位置和速度在某瞬间的位置和速度（或动量）。（或动量）。1.2.1 电子运动的特性电子运动的特性 德国科学家海森堡德国科学家海森堡德国科学家海森堡德国科学家海森堡1.2 原子结构的量子力学模型原子结构的量子力学模型 二、电子的运动状态二、电子的运动状态 1、薛定锷方程、薛定锷方程：波函数：波函数E：体系的总能量：体系的总能量V：体系的势能

10、：体系的势能m:微粒的质量微粒的质量h:普朗克常数普朗克常数,其值为其值为6.6310-34 Js薛定锷薛定锷薛定锷薛定锷2、波函数、波函数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（1）坐标变换）坐标变换（2）变数分别）变数分别：径向波函数：径向波函数：角度波函数：角度波函数xyz3、概率密度与电子云、概率密度与电子云1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态概率密度概率密度：电子在核外某处单位体积内出现的概率称为该：电子在核外某处单位体积内出现的概率称为该处的概率密度。处的概率密度。电子云电子云：电子在核外各处出现的概率密度大小的形象化：电子在核外各处出现的概率密度大小的形象化描绘。描绘。离核

11、半径离核半径概概率率密密度度3、概率密度与电子云、概率密度与电子云1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态壳层概率壳层概率=r处的概率密度处的概率密度 壳层体积壳层体积rdr离核距离为离核距离为 r 的球壳薄层示意图的球壳薄层示意图氢原子氢原子 1s 电子的壳层概率电子的壳层概率与离核半径的关系与离核半径的关系3、概率密度与电子云、概率密度与电子云1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态等密度面等密度面电子云界面图电子云界面图4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（1）主量子数（）主量子数（n）a.确定电子在核外出现概率最大区域离核的平均距离确定电子在核外出现概率最

12、大区域离核的平均距离b.取值范围：取值范围：正整数，正整数，n=1,2,3c.代表层次：代表层次：n 值12345n 值代号KLMNOd.确定电子能量的凹凸：确定电子能量的凹凸：n值越大，电子能量越高。值越大，电子能量越高。4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（2）角量子数（）角量子数（l）a.描述原子轨道的不同形态，表示电子层中各个不同描述原子轨道的不同形态，表示电子层中各个不同的电子亚层。的电子亚层。b.取值范围：取值范围：l 可取可取 0 n-1之间的整数之间的整数l l 值值值值0123l l 值符号值符号值符号值符号s sp pd df f原子轨道原子轨

13、道原子轨道原子轨道的形状的形状的形状的形状4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（2）角量子数（）角量子数（l）n l 亚层数亚层数 原子轨道原子轨道 1 0 1 s 2 0,1 2 s,p 3 0,1,2 3 s,p,d 4 0,1,2,3 4 s,p,d,f4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（2）角量子数（）角量子数（l）c.对电子能量有影响：对电子能量有影响：单电子原子（单电子原子（H）：）：n相同，相同，l不同：不同：Ens=Enp=End=Enfn不同，不同，l相同：相同：E1sE2sE3sE4s 多电子原子：多电子原子：n

14、相同，相同，l不同：不同：l,E EnsEnpEndEnfn相同，相同，l相同：相同：Enpx=Enpy=Enpz4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（3）磁量子数（）磁量子数（m）a.描述原子轨道在空间的伸展方向。描述原子轨道在空间的伸展方向。b.取值范围：取值范围：m 可取可取 l0 l 之间的整数，共之间的整数，共2l+1个。个。l m 伸展方向伸展方向 原子轨道符号原子轨道符号 0 0 1个个 s 1 -1,0,1 3个个 px,py,pz 2 -2,-1,0,1,2 5个个 dxy,dyz,dxz,dx2-y2,dz2留意：上表中只有留意：上表中只有留意

15、：上表中只有留意：上表中只有m=0m=0与空间伸展方向有对应关系，与空间伸展方向有对应关系，与空间伸展方向有对应关系，与空间伸展方向有对应关系，分别对应分别对应分别对应分别对应pzpz和和和和dz2 dz2 原子轨道。原子轨道。原子轨道。原子轨道。4、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（3）磁量子数（）磁量子数（m）c.对电子能量没有影响对电子能量没有影响由由由由n,l,mn,l,m三个量子数可得到一个波函数，或者说可确三个量子数可得到一个波函数，或者说可确三个量子数可得到一个波函数，或者说可确三个量子数可得到一个波函数，或者说可确定一个原子轨道，用符号定一个原子轨

16、道，用符号定一个原子轨道，用符号定一个原子轨道，用符号 n l mn l m表示。表示。表示。表示。n,ln,l相同的几个原子轨道能量相同，这样的轨道称为相同的几个原子轨道能量相同，这样的轨道称为相同的几个原子轨道能量相同，这样的轨道称为相同的几个原子轨道能量相同，这样的轨道称为等价轨道等价轨道等价轨道等价轨道或或或或简并轨道简并轨道简并轨道简并轨道。如：。如：。如：。如：2 2px,2py,2pz三个轨道三个轨道例：写出和下列波函数对应的原子轨道符号。例：写出和下列波函数对应的原子轨道符号。2 0 0 4 2 0 3 1 04、四个量子数、四个量子数1.2.2 电子的运动状态电子的运动状态（

17、4）自旋量子数（）自旋量子数（ms）a.取值：取值：+1/2 和和-1/2b.自旋方向：自旋方向：用用“”或或“”来表示来表示由由由由n,l,mn,l,m,mms s四个量子数可以描述核外电子的运动状态。四个量子数可以描述核外电子的运动状态。四个量子数可以描述核外电子的运动状态。四个量子数可以描述核外电子的运动状态。依据四个量子数的值可以说明电子层最多能容纳的电子数。依据四个量子数的值可以说明电子层最多能容纳的电子数。依据四个量子数的值可以说明电子层最多能容纳的电子数。依据四个量子数的值可以说明电子层最多能容纳的电子数。例如：当例如：当例如：当例如：当n=3n=3时：时：时：时：l l 0 1

18、 2 mm 0 -1,0,1 -2,-1,0,1,2 轨道数轨道数轨道数轨道数 1个个 3个个 5个个 容纳电子数容纳电子数容纳电子数容纳电子数 2 6 10 容纳的电子总数容纳的电子总数容纳的电子总数容纳的电子总数 18（2n2）1.2.3 原子轨道和电子云图原子轨道和电子云图例：画出例：画出 的角度分布图的角度分布图 0 0 3030 4545 6060 9090 120120 135135 150150 180180 R R0.8660.866R R0.7070.707R R0.50.5R R0 0-0.5-0.5R R-0.707-0.707R R-0.8660.866R R-R Rx

19、 xz zs,p,d 原子轨道的角度分布剖面图原子轨道的角度分布剖面图留意：留意：留意：留意：(1)(1)(1)(1)极值方向极值方向极值方向极值方向(2)(2)(2)(2)节面，在此平面上节面，在此平面上节面，在此平面上节面，在此平面上Y=0Y=0Y=0Y=0s,p,d 电子云的角度分布剖面图电子云的角度分布剖面图留意：留意：留意：留意：(1)(1)(1)(1)极值方向极值方向极值方向极值方向(2)(2)(2)(2)节面，在此平面上节面，在此平面上节面，在此平面上节面，在此平面上Y Y Y Y 2=02=02=02=0y原子轨道和电子云的角度分布图比较原子轨道和电子云的角度分布图比较 电子云

20、图电子云图 原子轨道图原子轨道图图形图形 瘦（瘦（Y2）胖（胖（Y）图形符号图形符号 均为正均为正 有正负有正负电子云的模型电子云的模型 一、多电子原子能级图一、多电子原子能级图 1.3 原子的电子层结构与元素周期系原子的电子层结构与元素周期系 美国物理学家和化学家鲍美国物理学家和化学家鲍林学识渊博，在自然科学的林学识渊博，在自然科学的各个领域都有建树。各个领域都有建树。1954年年获获诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。1962年因年因致力于反对美国和前苏联的致力于反对美国和前苏联的核试验而获得核试验而获得诺贝尔和平奖诺贝尔和平奖。鲍林是世界上迄今为止唯一鲍林是世界上迄今为止唯一两次单独获得诺贝尔奖的

21、科两次单独获得诺贝尔奖的科学家。学家。1、鲍林近似能级图、鲍林近似能级图1.3.1 多电子原子能级图多电子原子能级图鲍鲍林林近近似似能能级级图图规律：规律：规律：规律：n l E n l E相同相同相同相同 不同不同不同不同 nsnpnd nsnp E4s1.3.1 多电子原子能级图多电子原子能级图2、屏蔽效应和钻穿效应、屏蔽效应和钻穿效应Z*：电子实际所受到的核电荷，称为电子实际所受到的核电荷，称为有效核有效核电荷电荷。屏蔽效应示意图屏蔽效应示意图 称为屏蔽常数，其称为屏蔽常数，其大小可依据斯莱脱规大小可依据斯莱脱规则计算。则计算。斯莱脱规则斯莱脱规则将电子分成以下几个轨道组：将电子分成以下

22、几个轨道组：(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p).(5s,5p).(1)外组电子对内组电子无屏蔽作用，外组电子对内组电子无屏蔽作用，0(2)同组电子间会产生屏蔽作用，同组电子间会产生屏蔽作用，0.35,但但1s轨道轨道上二个电子间的屏蔽作用上二个电子间的屏蔽作用 0.30。(3)(n-1)层各电子对层各电子对 n 层电子的屏蔽作用层电子的屏蔽作用 0.85；(n-2)以内各层电子对以内各层电子对 n 层电子的屏蔽作用层电子的屏蔽作用 1.00。(4)若被屏蔽的是若被屏蔽

23、的是nd 或或 nf 电子，则位于其前面轨道各电子，则位于其前面轨道各电子对其屏蔽作用电子对其屏蔽作用 1.00。屏蔽效应屏蔽效应考虑钾原子的电子排布：考虑钾原子的电子排布：(1)1s1s2 2 2s2s2 2 2p2p6 6 3s3s2 2 3p3p6 6 3d3d1 1 最外层电子所受到的有最外层电子所受到的有最外层电子所受到的有最外层电子所受到的有效核电荷效核电荷效核电荷效核电荷 Z Z*=1.00*=1.00(2)1s1s2 2 2s2s2 2 2p2p6 6 3s3s2 2 3p3p6 6 4s4s1 1 最外层电子所受到的有最外层电子所受到的有最外层电子所受到的有最外层电子所受到的

24、有效核电荷效核电荷效核电荷效核电荷 Z Z*=2.20*=2.20 Z*,电子能量越低。电子能量越低。所以所以E4s E4s1.3.1 多电子原子能级图多电子原子能级图鲍林近似能级图的不足之处：鲍林近似能级图的不足之处：假设了不同元素的原子能级凹凸次序相同。事实上假设了不同元素的原子能级凹凸次序相同。事实上原子轨道的能量在很大程度上取决于原子序数。原子序原子轨道的能量在很大程度上取决于原子序数。原子序数越大，原子轨道的能量一般渐渐下降。由于下降幅度数越大，原子轨道的能量一般渐渐下降。由于下降幅度不同，所以产生能级交织。具体可参考科顿能级图。不同，所以产生能级交织。具体可参考科顿能级图。因此：因

25、此：HH的的3s3s 轨道能量轨道能量 NaNa的的3s3s 轨道能量轨道能量对于对于19KK:E3d E4s 对于对于21ScSc:E4s E3d19KK：1s22s22p6 3s23p64s121ScSc：1s22s22p6 3s23p63d14s2对于对于Sc原子而言，当它参与成键失去电子时，先失原子而言，当它参与成键失去电子时，先失去去 4s 电子，再失去电子，再失去 3d 电子。电子。1.3.1 多电子原子能级图多电子原子能级图推断失电子次序的推断失电子次序的(n+0.4l)阅历规则阅历规则:例：例：例：例：2626FeFe：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 2

26、3p3p6 63d3d6 64s4s2 2,当当当当FeFe原子成键时，原子成键时，原子成键时，原子成键时，先失去哪个轨道上的电子？先失去哪个轨道上的电子？先失去哪个轨道上的电子？先失去哪个轨道上的电子？计算计算 3d 和和 4s 的的(n+0.4l)值：值：4s E4s=4+0.404.0 3d E3d=3+0.423.8E4s E3d，所以先失去，所以先失去 4s 电子。电子。1.3.2 核外电子排布的规则核外电子排布的规则1、能量最低原理、能量最低原理 电子的填充是依据近似能级图中各能级的依次由低电子的填充是依据近似能级图中各能级的依次由低电子的填充是依据近似能级图中各能级的依次由低电子

27、的填充是依据近似能级图中各能级的依次由低到高填充。到高填充。到高填充。到高填充。2、泡利不相容原理、泡利不相容原理 在同一原子中，不行能有在同一原子中，不行能有在同一原子中，不行能有在同一原子中，不行能有两个电子具有完全相同的四个两个电子具有完全相同的四个两个电子具有完全相同的四个两个电子具有完全相同的四个量子数。或者说在一个原子轨量子数。或者说在一个原子轨量子数。或者说在一个原子轨量子数。或者说在一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，道中最多只能容纳两个电子，道中最多只能容纳两个电子，道中最多只能容纳两个电子，并且自旋方向相反。这就是泡并且自旋方向相反。这就是泡并且自旋方向相反。这就是泡并且自

28、旋方向相反。这就是泡利不相容原理。提出该原理时利不相容原理。提出该原理时利不相容原理。提出该原理时利不相容原理。提出该原理时泡利年仅泡利年仅泡利年仅泡利年仅2525岁。岁。岁。岁。例：请写出例：请写出例：请写出例：请写出(3d3dz2 2)2 2上两个电上两个电上两个电上两个电子的四个量子数。子的四个量子数。子的四个量子数。子的四个量子数。1.3.2 核外电子排布的规则核外电子排布的规则3、Hund规则规则:在等价轨道中，电子尽可能分占不同在等价轨道中，电子尽可能分占不同的轨道，并且自旋方向相同。的轨道，并且自旋方向相同。例：例：例：例：7 7N N：1s1s2 22s2s2 22p2p3 3

29、n n=2 =2 l l=1 =1 mm=-1 1 mms s=+1/2=+1/2n n=2 =2 l l=1 =1 mm=0 =0 mms s=+1/2=+1/2n n=2 =2 l l=1 =1 mm=+1 =+1 mms s=+1/2=+1/2补充规则：等价轨道处于全充溢、半充溢或全补充规则：等价轨道处于全充溢、半充溢或全空状态时，体系能量更低，更稳定。空状态时，体系能量更低，更稳定。全充溢：全充溢：全充溢：全充溢：p6 p6 或或或或d10 d10 或或或或f14f14半充溢：半充溢：半充溢：半充溢：p3 p3 或或或或d5 d5 或或或或f7f7全空全空全空全空：p p0 0 或或或

30、或d d0 0 或或或或f f0 0例：例：例：例：2424CrCr：1s22s22p6 3s23p63d54s11.3.3 核外电子排布的表示方式核外电子排布的表示方式(1)电子排布式电子排布式例：例：例：例：2424CrCr：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 1(2)原子轨道表示式原子轨道表示式1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p4s4s3d3d2424CrCr：(3)原子实表示式原子实表示式例：例：例：例：2424CrCr：Ar Ar 3d3d5 54s4s1 1(4)价电子构型表示式价电子构型表示式例：例：例：例：24

31、24CrCr：3d3d5 54s4s1 11.3.4 电子排布和元素周期系电子排布和元素周期系填填电电子子次次序序图图1.3.4 电子排布和元素周期系电子排布和元素周期系1.3.4 电子排布和元素周期系电子排布和元素周期系归纳表归纳表1-4并和元素周期系进行比较，可得出如下规律：并和元素周期系进行比较，可得出如下规律：a)随核电荷增加随核电荷增加 原子外层电子重复同样的原子外层电子重复同样的构型构型 元素性质周期性变化元素性质周期性变化电子层数电子层数=周期数（七个周期）周期数（七个周期）b)每一新电子层每一新电子层 一个新的周期一个新的周期对应对应c)各周期中元素的数目各周期中元素的数目=相

32、应能级组中原子轨相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数道所能容纳的电子总数.能级组能级组1234567周期周期1234567元素个数元素个数288181832 未充溢未充溢1.3.4 电子排布和元素周期系电子排布和元素周期系d)族的分类依据原子的电子层结构，同族元素的族的分类依据原子的电子层结构，同族元素的 电子层数不同电子层数不同,但原子的最外层电子结构相像。但原子的最外层电子结构相像。主族族数主族族数=最外层电子总数最外层电子总数副族族数副族族数=最外层电子数最外层电子数+未充溢的次外层未充溢的次外层 d 电子数电子数（VIII B有例外）有例外）e)依电子排布特征，周期表分成五个区域。依

33、电子排布特征，周期表分成五个区域。区域区域最外层电子构型最外层电子构型族族s区区ns1-2 IA,IIAp区区ns2 np1-6 IIIAVIIIAd区区 (n-1)d1-9 ns1-2 IIIB VIIIBds区区 (n-1)d10 ns1-2 IB,IIBf 区区 (n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2 镧系镧系,锕系锕系1.3.4 电子排布和元素周期系电子排布和元素周期系2525MnMn：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s2 21111NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s1 11212MgMg：1

34、s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 22929CuCu：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s1 11515P P：1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 3s3s2 2 3p3p3 31.4 原子结构与元素性质的关系原子结构与元素性质的关系 一、原子参数一、原子参数1.有效核电荷有效核电荷 Z*2.原子半径原子半径 r3.电离能电离能 I4.电子亲和能电子亲和能 EA5.电负性电负性 X1.4.1 原子参数原子参数原子序数原子序数原子序数原子序数有有有有效效效效核核核核电电电电荷荷荷荷变更规律：变更规律：变更规律

35、：变更规律：同一短周期同一短周期：Z 增大，增大，Z*增大显著。增大显著。同一长周期同一长周期：d 区元素，区元素，Z 增大，增大，Z*增幅较小。增幅较小。同族同族：从上到下，：从上到下，Z*增幅小。增幅小。1.4.1 原子参数原子参数2.原子半径原子半径 r 的几种定义：的几种定义：假设原子呈球形假设原子呈球形,在固体中原子间相互接触在固体中原子间相互接触,以球面以球面相切相切,则两相邻原子核间距的一半即为原子半径。则两相邻原子核间距的一半即为原子半径。i）共价半径共价半径：当非金属元素两原子以共价单键相结合时，：当非金属元素两原子以共价单键相结合时，其核间距的一半为共价半径。其核间距的一半

36、为共价半径。ii）金属半径：金属晶体可以看成由球状的金属原子积累）金属半径：金属晶体可以看成由球状的金属原子积累而成而成,两金属原子核间距的一半即为金属半径。两金属原子核间距的一半即为金属半径。iii）范德华半径范德华半径：稀有气体以范德华力结合形成单原子分：稀有气体以范德华力结合形成单原子分子晶体子晶体,两原子核间距的一半称为范德华半径。两原子核间距的一半称为范德华半径。1.4.1 原子参数原子参数原子序数原子序数原子序数原子序数变更规律：变更规律：变更规律：变更规律：同一短周期同一短周期：Z 增大，半径变小。增大，半径变小。同一长周期同一长周期：d 区元素，区元素，Z 增大，半径变小的幅度

37、小。增大，半径变小的幅度小。同一族同一族：从上到下，半径增大。：从上到下，半径增大。镧系元素镧系元素：镧系收缩镧系收缩，半径减小更加缓慢。，半径减小更加缓慢。原原原原子子子子半半半半径径径径1.4.1 原子参数原子参数变更规律：变更规律：变更规律：变更规律：同一元素同一元素：I1 I2 I3 同一长周期同一长周期：d 区元素，从左到右，电离能增大，增幅较小。区元素，从左到右，电离能增大，增幅较小。同族同族：从上到下，电离能减小。：从上到下，电离能减小。同一短周期同一短周期：从左到右，电离能增大。例外：从左到右，电离能增大。例外：B Be,O N,?原子序数原子序数原子序数原子序数第第第第一一一

38、一电电电电离离离离能能能能1.4.1 原子参数原子参数定义定义定义定义：M(g)+M(g)+e Me M+(g)(g)E EA1A1留意：留意：|EA1|:F Cl ，O S 因为因为 F 和和 O 的电子密度大。的电子密度大。OOS SN N1.4.1 原子参数原子参数5.电负性电负性 X：衡量原子在分子中吸引电子实力的强弱。衡量原子在分子中吸引电子实力的强弱。衡量原子在分子中吸引电子实力的强弱。衡量原子在分子中吸引电子实力的强弱。X X X X 则该原则该原则该原则该原子在分子中吸引电子的实力越强。子在分子中吸引电子的实力越强。子在分子中吸引电子的实力越强。子在分子中吸引电子的实力越强。i

39、）鲍林电负性概念（）鲍林电负性概念（XP）规定氟的电负性最大，规定氟的电负性最大，XP=4.0。以此为以此为标准，依据标准，依据热力学数据得到其它原子的电负性。热力学数据得到其它原子的电负性。ii）莫立根的电负性标度（）莫立根的电负性标度（XM）iii）阿雷德）阿雷德-罗丘电负性标度（罗丘电负性标度（XA）通常接受鲍林电负性标度！通常接受鲍林电负性标度！1.4.1 原子参数原子参数变更规律：变更规律：变更规律：变更规律：同一周期同一周期：从左到右，：从左到右，电负性电负性 增大。增大。同一主族同一主族：从上到下，：从上到下，电负性电负性 减小。减小。原子序数原子序数原子序数原子序数元元元元素素

40、素素的的的的电电电电负负负负性性性性1.4.2 元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性 元素的金属性和非金属性反映了原子得失电子的元素的金属性和非金属性反映了原子得失电子的元素的金属性和非金属性反映了原子得失电子的元素的金属性和非金属性反映了原子得失电子的实力，可用电负性数据来衡量。电负性越大，原子在实力，可用电负性数据来衡量。电负性越大，原子在实力，可用电负性数据来衡量。电负性越大，原子在实力，可用电负性数据来衡量。电负性越大，原子在分子中吸引电子的实力越强，元素的非金属性越强；分子中吸引电子的实力越强，元素的非金属性越强；分子中吸引电子的实力越强，元素的非金属性越强；分子中吸引电子的

41、实力越强，元素的非金属性越强；电负性越小，金属性越强。电负性越小，金属性越强。电负性越小，金属性越强。电负性越小，金属性越强。金属元素一般金属元素一般金属元素一般金属元素一般 X XP P 2.0 2.0 2.0变更规律：变更规律：变更规律：变更规律：同一周期：从左到右，金属性减弱，非金属性同一周期：从左到右，金属性减弱，非金属性 增加。增加。同一主族：从上到下，金属性同一主族：从上到下，金属性 增加，非金属性减弱。增加，非金属性减弱。思索：假如某元素原子越难失去电子，是否就确定思索：假如某元素原子越难失去电子，是否就确定思索：假如某元素原子越难失去电子，是否就确定思索：假如某元素原子越难失去

42、电子，是否就确定意味着该原子越简洁得到电子？意味着该原子越简洁得到电子？意味着该原子越简洁得到电子？意味着该原子越简洁得到电子？1.4.3 氧化值氧化值 元素的氧化值元素的氧化值元素的氧化值元素的氧化值表示化合物中各个原子所带的形式电荷表示化合物中各个原子所带的形式电荷表示化合物中各个原子所带的形式电荷表示化合物中各个原子所带的形式电荷数，该电荷数是假设把化合物中成键电子都指定归于电负数，该电荷数是假设把化合物中成键电子都指定归于电负数，该电荷数是假设把化合物中成键电子都指定归于电负数，该电荷数是假设把化合物中成键电子都指定归于电负性大的原子而求得。性大的原子而求得。性大的原子而求得。性大的原

43、子而求得。确定氧化值的原则：确定氧化值的原则：确定氧化值的原则：确定氧化值的原则：i)在单质中元素的氧化值为在单质中元素的氧化值为 0。ii)在化合物中，氧的氧化值一般为在化合物中，氧的氧化值一般为-2；氢一般为；氢一般为+1；氟为氟为-1；碱金属为；碱金属为+1；碱土金属为；碱土金属为+2。iii)在任何化合物分子中各元素氧化值的代数和为在任何化合物分子中各元素氧化值的代数和为 0；在多原子离子中各元素氧化值的代数和等于该离子所在多原子离子中各元素氧化值的代数和等于该离子所带电荷数。带电荷数。氧化值与化合价的区分：氧化值与化合价的区分：氧化值与化合价的区分：氧化值与化合价的区分：i)CH4

44、和和 CHCl3ii)氧化值可以为分数。如氧化值可以为分数。如Fe3O41.4.3 氧化值氧化值(1)(1)主族元素的最高正氧化值等于该元素的族数。主族元素的最高正氧化值等于该元素的族数。主族元素的最高正氧化值等于该元素的族数。主族元素的最高正氧化值等于该元素的族数。如如如如 ClCl ,N N 等。等。等。等。(2)(2)副族元素的最高正氧化值也等于该元素的族数，副族元素的最高正氧化值也等于该元素的族数，副族元素的最高正氧化值也等于该元素的族数，副族元素的最高正氧化值也等于该元素的族数，如如如如 CrCr ,MnMn 等。但等。但等。但等。但 IBIB 族有例外，如族有例外，如族有例外，如族

45、有例外，如 CuCu副族元素的价电子构型和最高氧化值副族元素的价电子构型和最高氧化值副族副族副族副族IIIBIIIBIVBIVBVBVBVIBVIBVIIBVIIBVIIIBVIIIBIBIBIIBIIB价电子价电子价电子价电子构型构型构型构型(n-(n-1)d1)d1 1nsns2 2(n-(n-1)d1)d2 2nsns2 2(n-(n-1)d1)d3 3nsns2 2(n-(n-1)d1)d5 5nsns1 1(n-(n-1)d1)d5 5nsns2 2(n-(n-1)d1)d6868nsns2 2(n-(n-1)d1)d1010nsns1 1(n-1)d(n-1)d1010nsns2 2最高最高最高最高氧化值氧化值氧化值氧化值+3+3+4+4+5+5+6+6+7+7+8+8+1+1+2+2