物理原子结构.pptx

《物理原子结构.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理原子结构.pptx（126页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、7-1 道尔顿原子论 1803年9月6日，道尔顿在笔记中写下原子论的要点：原子是组成化学元素的、非常微小的、不可再分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。第1页/共126页第2页/共126页道尔顿原子模型第3页/共126页突破口-电子的发现 1897年，英国人克鲁克斯用阴极射线管在进行低气压导电性能实验时，发现阳极上出现了荧光。说明在电场作用下，阴极上产生了一种看不见的东西，称之为阴极射线。第4页/共126页 1897年，英国物理学家汤姆生，测定了这种带电粒子的电荷(e)和质量(m)之比，简称荷质比(e/m)。他发现无论任何气体，也不论任何材料做成的阴极，所产生粒子的e/m均相同。两

2、年后又分别测定了这种粒子的质量和电荷。随后人们还发现用许多其它的方法都可以产生电子证明电子普遍存在于原子之中。第5页/共126页 图图1 11 1 汤姆生实验装置简图汤姆生实验装置简图A A、B.B.阳极阳极 C.C.阴极阴极 D D、E.E.电极电极 K.K.荧光屏荧光屏第6页/共126页汤姆生原子模型第7页/共126页7-2卢瑟福原子论 1911年，卢瑟福用粒子射线(He2+)轰击金箔时发现，多数粒子畅通无阻，只有少数粒子在前进中像遇到了不可穿透的壁垒一样，被折射和反弹回来。图12 粒子散射实验示意图 第8页/共126页 通过测定和计算，他指出：原子中存在一个几乎集中了原子全部(99.9%

3、以上)质量，而大小仅为原子1/1012的带正电荷的粒子，将其称为原子的核。电子像行星绕太阳运转一样绕原子核运动，这就是大家悉知的原子结构的“行星式模型”。这个模型已成为现代科学技术的象征。第9页/共126页卢瑟福原子模型第10页/共126页正电荷粒子-质子的发现 卢瑟福在实验中还发现，被轰击的原子中还可能跑出带正电荷的粒子，经过测定和计算，这种粒子所带的电量和质量也都与原子种类无关，而电量正好等于1个电子电量的正值，卢瑟福将其命名为质子。第11页/共126页7-3 玻尔理论一、氢原子光谱一、氢原子光谱 1859年，德国海德堡大学的基尔霍夫和本生发明了光谱仪，奠定了光谱学的基础，使光谱分析成为认

4、识物质和鉴定元素的重要手段。第12页/共126页第13页/共126页第14页/共126页红 橙 黄 绿 青 蓝 紫第15页/共126页（从上到下）氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱第16页/共126页第17页/共126页 从红到紫，谱线的波长间隔越来越小。n5的 谱线密得用肉眼几乎难以区分。1883年巴尔麦发现 谱线波长 与编号n之间存在如下经验方程：R=1.09677107m-1称为里德堡常数。后来里德堡把巴尔麦的经验方程改写成如下形式：第18页/共126页 氢的红外光谱和紫外光谱的谱线也符合里德堡方程，只需将1/22改为1/n12,n1=1，2，3，4；而把后一个n改写成n2=n1+1,

5、n1+2，即可。当n1=1，得到氢的紫外光谱，称为来曼系；当n1=2，得到氢的可见光谱，称为巴尔麦系；当n1=3，得到氢的红外光谱，称为帕逊系。第19页/共126页氢原子光谱与氢原子能级Balmer系Lyman系Paschen系Brackett系第20页/共126页量子理论的提出 1900年，普朗克在研究黑体辐射时提出：辐射 能的吸收或发射是不连续的，是最小能量单位量子 (以光的形式传播时，其最小能量单位称光量子也叫 光子)一小份、一小份整数倍作跳跃式的增或减，这种过程叫做能量的量子化。量子的能量E与频率的关系：h为普朗克常数(6.62610-34Js)n=1,2,3,4等正整数。第21页/共

6、126页 1905年，爱因斯坦在研究光电作用时推广了量子论，认为不仅是吸收或辐射时能量是量子化的，而且光在传播时也是量子化的，最小的能量是一个光量子，不能再拆分。一个光量子的能量是：第22页/共126页 1913年，丹麦物理学家玻尔在总结当时最新的物理学发现：普朗克黑体辐射和量子概念、爱因斯坦光子论、卢瑟福原子带核模型上述三者的基础上建立了氢原子核外电子运动模型，解释了氢原子光谱，后人称为玻尔理论。第23页/共126页玻尔原子模型第24页/共126页二、玻尔理论要点1.行星模型假设 假定氢原子核外电子 是处在一定的线性轨道上 绕核运行的，正如太阳系 的行星绕太阳运行一样。2.2.定态假设定态假

7、设：核外电子在固定轨道上运动；这些轨道上运动的电子所处的状态为：核外电子在固定轨道上运动；这些轨道上运动的电子所处的状态为定定态态。第25页/共126页3.3.量子化条件假设：量子化条件假设：在一定轨道上运动的电子有一定的能量，此能量是不连续的分立值，即量子化的。当n1时，就是基态电子能量；当n 1时，就是激发态电子能量。第26页/共126页4.跃迁规则：电子在不同激发态轨道上跃迁回到 较低能级轨道时，放出一定波长的 能量从而产生吸收光谱。其能量为：第27页/共126页基态激发态激发态HH固定轨道E=E4-E2=h2E=E3-E2=h1氢原子模型激发态第28页/共126页氢原子光谱与氢原子结构

8、示意氢原子光谱与氢原子结构示意图图第29页/共126页 当电子分别从n=3，4，5，6，7较高能级的 轨道跃迁到n=2较低能级的轨道时，分别计算出 它们在可见光区的波长为：656.5nm，486.1nm，434.0nm，410.2nm，397.0nm。依次对应Balmer 线系的红色H、蓝绿色H、蓝色H、紫色H 紫色H 五根谱线。第30页/共126页 尽管玻尔理论已被新量子论所代替，玻尔的科学思想却永远值得我们学习，而且，玻尔理论中的核心概念定态、激发态、跃迁、能级等并没有被完全抛弃，而被新量子力学继承发展，甚至“轨道”的概念，量子力学赋予了新的内涵。第31页/共126页7-4 原子的量子力学

9、模型一、建立模型的两个基础a.物质波的提出:法国物理学家德布罗意提出:实物粒子有 波粒二象性有质量和速度有质量和速度有波长和频率第32页/共126页第33页/共126页电子衍射实验 戴维逊和革尔麦在纽约贝尔实验室得到电子衍射图片，证实了电子具有波动性。第34页/共126页b.测不准原理:德国物理学家Heisenbery提出测不准关系式：x粒子的位置不确定量粒子的运动速度不确定量Heisenberg(German physicist,1901-1971)第35页/共126页结论：无法同时准确地测出某一瞬间电子运动的 速度与位置。意义:(1)否定了玻尔模型(2)证明了电子的波粒二象性,认识了微观世

10、界；(3)提出了研究电子运动规律只能用统计方法 得出其电子几率的判断。第36页/共126页二、微粒波动方程式:(薛定鄂方程)用以描述微观粒子定性运动状态波函数，描述原子核外电子运动 状态的数学函数式；E轨道能量（动能与势能总和）V势能m微粒质量第37页/共126页h普朗克常数x,y,z为微粒的空间坐标(x,y,z)波函数m,E,V (反映电子的粒子性)(反映电子的波动性)解薛定谔方程可同时得到和E。第38页/共126页1.|2:表示在原子核外空间某点处电子出现的概率密度,即在该点处单位体积中电子出现的概率。2.电子云:概率密度的几何图形。第39页/共126页 3.原子轨道:描述原子中单个电子运

11、动状态的波函数。注：原子轨道仅仅是波函数的代名词，绝无经典力学中的轨道含义。严格地说原子轨道在空间是无限扩展的，但一般把电子出现概率在99%的空间区域的界面作为原子轨道的大小。第40页/共126页 合理的波函数必须满足一些整数条件，这些整数条件分别是n、l、m，称为量子数，n、l 和 m 这三个量子数的取值一定时，就确定了一个原子轨道，即波函数n,l,m。第41页/共126页三、四个量子数1.主量子数 n 常用符号：K,L,M,N,O,P,Q n：1,2,3,4,5,6,7 a.主量子数确定电子运动的能量。且n ,能量。b.电子出现概率最大的离核的平均距离。c.代表电子层或能层。在一个原子内具

12、有相同主量子数的电子，几乎在同样的空间范围运动，故称为主量子数。n相同的电子为一个电子层。第42页/共126页第43页/共126页2.角量子数 l表示同一主量子数的电子层中，具有不同状态的分层。(亚层)不同形状表示同一电子层的能量大小。取值：l=0，(n-1)正整数 l=0,1,2,3n-1，(亚层)分别以s，p，d，f 表示，决定原子轨道或电子云的形状。第44页/共126页第45页/共126页第一层，l=0，只有一个s亚层。第二层，l=0，1，有两个亚层，分别命名为s亚层、p亚层。第三层，l=0，1，2，有三个亚层，分别命名为s亚层、p亚层、d亚层。第四层，l=0，1，2，3，有四个亚层，分

13、别命名为s，p，d，f 四个亚层。第46页/共126页3.磁量子数m 磁量子数描述原子轨道在空间的不同取向。反应了波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向。m的取值范围为m=0,1,2,l,共可取2l+1个值。l=0，m=0，轨道为在空间各方向全对称的球形。第47页/共126页l=1时m=1,0,-1,轨道为在三个轴向上伸展的哑铃型。第48页/共126页l=2时m=2,1,0,-1,-2,轨道为在三个轴间的花瓣型。第49页/共126页七种取向，为七个等价轨道。m与l的关系：l=0 s轨道 m=0 一种取向l=1 p轨道 m=+1，0，-1 三种取向，为三个等价轨道。l=2 d轨道 m=+2，

14、+1，0，-1，-2五种取向，为五个等价轨道。l=3 f 轨道 m=+3，+2，+1，0，-1，-2，-3第50页/共126页例如：n=1，l=0，m=0时，记为1，0，0或1s，运动状态为1s轨道，称为1s能级；n=2，l=1，m=0时，记 为 2，1，0或2pz，运动状态为2pz轨道，称为2pz能级等。1)1)电子层电子层,电子距离核的远近电子距离核的远近,轨道能量高低轨道能量高低;2)2)轨道的形状轨道的形状;3)3)轨道在空间分布的方向轨道在空间分布的方向。因而利用三个量子数即可将一个原子轨道描述出来因而利用三个量子数即可将一个原子轨道描述出来第51页/共126页n=1 l=0 1s亚

15、层 m=0 (1s球型轨道)m=1、2pxm=0、2pz m=1、2py 两个亚层共4个轨道只有一个亚层，1个轨道l=1 2p亚层l=0 2s亚层 m=0 (2s球型轨道)(哑铃型)n=2 第52页/共126页三个亚层共九条轨道l=0 3s亚层 m=0(3s球型轨道)l=1 3p亚层m=1 3pxm=0 3pzm=1 3pyl=2 3d亚层3dx2-y23dz23dxy3dyz3dzxn=3第53页/共126页决定电子自旋方向4.自旋量子数ms ms的取值只能是：ms=+1/2和ms=-1/2，表明电子在核外运动有自旋相反的两种运动状态。通常用和表示，即顺时针自旋和逆时针自旋。如一个电子处于第

16、三电子层中的在z轴上分布的p亚层，电子的自旋状态为“”，写作n=3，l=1，m=0，ms=1/2（3，1，0，1/2）第54页/共126页练习：（1，0，0，1/2）（2，1，0，1/2）（3，1，-1，-1/2）（3，2，0，-1/2）第55页/共126页泡利不相容原理：一个原子中不能有四个量子数完全一样的两个电子。如处于1s轨道上的两个电子：n=1,l=0,m=0,则ms 就不能再相同，取值一个为1/2，另一个就只能为-1/2。即一个轨道上最多只能容纳两个电子。根据四个量子数的取值规则，则每一电子层中最多可容纳的电子总数为2n2。第56页/共126页主量子数n角量子数l磁量子数m波函数轨道

17、数（n2）容纳电子数（2n2）1001s122002s481012pz 2px 2py3003s9181013pz 3px 3py20123dz23dxz 3dyz3dxy 3dx2-y2第57页/共126页电子云空间形状(自学)2 2(n n,l l,mm)(x x，y y，z z)=R)=R2 2 (n n,l l)(r r)Y)Y 2 2(l l,mm)(，)第58页/共126页第59页/共126页壳层概率是指离核半径为r厚度为dr的薄层球壳体积(d)中电子出现的概率，用符号r2R2或D(r)表示。现以半径为r的球形对称的ns电子云为例：半径为r的球面面积S=4r2，则厚度为dr的薄层球

18、壳的体积V=4r2dr=2ns4r2dr 壳层概率概率密度壳层体积壳层概率第60页/共126页n s=R(n,0)(r)Y(0,0)(，)因dr很薄可忽略，故壳层概率为r2 R 2 第61页/共126页若以r2 R2（r）对r作图，就可以得到氢原子s、p、d各电子云电子的壳层概率随r的变化图。氢原子1s电子云壳层概率分布图第62页/共126页ns电子有电子有n个峰个峰 第63页/共126页np电子有（电子有（n1）峰峰 第64页/共126页nd电子有电子有(n2)个峰，个峰，nf电子有电子有(n3)个峰。个峰。第65页/共126页 主量子数n相同，它们都有一个离核平均距离即半径相近的壳层概率最

19、大的主峰，这些主峰离核距离由近及远的顺序是1s、2s2p、3s3p3d 因此从电子云概率密度径向分布图看出，核外电子的分布可视作分层的。第66页/共126页1.氢原子基态能量E1=-13.6ev,在n=7时，其电子能量 A.7E1 B.E1/49 C.14E1 D.E1/7 2.下列各组量子数(n,l,m,ms)合理的是:A.3,1,2,+1/2 B.1,2,0,+1/2 C.2,1,0,0,D.2,1,-1,+1/2 课堂练习3.以波函数(n,l,m)表示原子轨道时，正确的是 A.3,2,0 B.3,1,1/2 C.3,3,2 D.4,0,-1第67页/共126页4.当主量子数n=3时，最多

20、可容纳的电子数为:A.3个 B.6个 C.18个 D.32个 5.多电子原子的能量由（）决定。A.n B.n，l C.n，l，m D.m，l6.当n=2，l=1时，m的取值可为:A.2、1 B.+2、-2 C.-1、0 D.-1、2 第68页/共126页氢原子的原子轨道能级图1s第四层 4s4p4d4f第三层 3s3p3d第二层 2s2p第一层 第69页/共126页第70页/共126页 对于主量子数n相同，ns比np多一个离核较近的峰，np比nd多一个离核较近的峰，nd又比nf多一个离核较近的峰。而且，这些近核的峰都伸入到(n1)各锋的内部，这种现象叫“钻穿”，钻穿能力nsnpndnf。“钻穿

21、”现象引起能级交错第71页/共126页72第三节 原子核外电子排布 和元素周期系第72页/共126页一、多电子原子的原子轨道能级 式中式中Z Z为核电荷数。为核电荷数。对于单电子氢原子轨道的能量由主量子数对于单电子氢原子轨道的能量由主量子数n n决定，与角量子数决定，与角量子数l l无关：无关：第73页/共126页 将其他电子对某一电子排斥的作用归结为抵消了一部分核电荷，使有效核电荷降低，削弱了核电荷对电子的吸引作用称为屏蔽效应。第74页/共126页 如果用Z*表示有效核电荷，用Z表示核电荷，被抵消的核电荷数用表示，则它们有以下的关系：第75页/共126页多电子原子的原子轨道能级能量1.主量子

22、数n相同、角量子数l不同时，能级能量随角量子数l的增大而升高；E4SE4pE4dE4f 2.主量子数n不同、角量子数l相同时，能级能量随 主量子数n的增大而升高；E1SE2SE3SE4S 第76页/共126页3.角量子数l不同，其壳层概率的径向分布不同而 引起的能量的变化称为钻穿效应。钻穿效应导致“能级交错”。E4SE3d E6SE4fE5d E5SE4d 第77页/共126页鲍林原子轨道近似能级图 鲍林根据光谱实验的结果，总结出多电子原子填充各原子轨道能级顺序图。第78页/共126页 1s 2s 2p 3s 3p 4s 4p 3d 5s 5p 4d 6s 6p 5d 4f 能量第一能级组 (

23、1s)第二能级组(2s 2p)第三能级组(3s 3p)第四能级组(4s 3d 4p)第五能级组(5s 4d 5p)第六能级组(6s 4f 5d 6p)能级组7s 7p 6d 5f 第七能级组(7s 5f 6d 7p)第79页/共126页二、原子核外电子的排布与电子结构(一一)核外电子排布的原则核外电子排布的原则:能量最低原理：能量最低原理：电子在原子轨道填充的顺序，应先从最低能级1s轨道开始，依次往能级高的轨道上填充。W.PaoliW.Paoli不相容原理：不相容原理：在一个原子中不可能存在四个量子数完全相同的两个电子运动状态。第80页/共126页 F.HundF.Hund规则规则:在等价轨道

24、中，电子尽可能分占各等价轨道，且自旋方向相同。在等价轨道中电子排布全充满、半充满和全空状态时，体系能量最低、最稳定。全充满 p6，d10，f 14半充满 p3，d5，f 7全空 p0，d0，f 0第81页/共126页(二二二二)原子的电子层结构原子的电子层结构原子的电子层结构原子的电子层结构第82页/共126页1s2s3s4s5s2p3p4p3d4d第四能级组第四能级组第五能级组第五能级组第一能级组第一能级组第二能级组第二能级组第三能级组第三能级组核外电子的排列核外电子的排列第83页/共126页2He1H1s21s12s3s4s5s2p3p4p3d4d1s3Li1s22s14Be1s22s25

25、B1s22s22p16C1s22s22p27N1s22s22p38O1s22s22p49F1s22s22p510Ne1s22s22p6第84页/共126页2s2p1s3s4s5s3p4p4d11Na1s22s22p63s112Mg1s22s22p63s213Al1s22s22p63s23p115P1s22s22p63s23p314Si1s22s22p63s23p216S1s22s22p63s23p417Cl1s22s22p63s23p518Ar1s22s22p63s23p619K1s22s22p63s23p64s120Ca1s22s22p63s23p64s2第85页/共126页Ar 3d14s

26、2Ar 3d24s2Ar 3d34s2Ar 3d54s1Ar 3d54s2Ar 3d64s2Ar 3d74s2Ar 3d84s2Ar 3d104s1Ar 3d104s221Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn2s2p1s3s4s5s3p4p4d3d第86页/共126页Zn 4p1Zn 4p2Zn 4p3Zn 4p4Zn 4p5Zn 4p631Ga32Ge33As34Se35Br36Kr2s2p1s3s4s5s3p4p4d3d第87页/共126页核外电子排布练习7N17Cl24Cr26Fe29Cu35Br47Ag1s22s22p31s22s22p63s23p

27、51s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p6 3d64s21s22s22p63s23p6 3d104s11s22s22p63s23p6 3d104s24p51s22s22p63s23p6 3d104s24p64d105s1第88页/共126页1.某一电子有下列成套量子数某一电子有下列成套量子数(n、l、m、ms)，其中不可能存在的是其中不可能存在的是 A.3，2，2，1/2 B.3，1，-1，1/2 C.1，0，0，-1/2 D.2，-1，0，1/2 E.1，0，0，1/2 2.下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是 A.主量子数为主量子数为1时，有自旋相反的两

28、个轨道。时，有自旋相反的两个轨道。B.主量子数为主量子数为3时，时，3s、3p、3d共三个轨道。共三个轨道。C.在除氢以外的原子中，在除氢以外的原子中，2 p能级总是比能级总是比2s能级高。能级高。D.电子云是电子出现的概率随电子云是电子出现的概率随r变化的图像。变化的图像。E.电子云图形中的小黑点代表电子。电子云图形中的小黑点代表电子。第89页/共126页 B.C.D.E.3.基态基态 24Cr 的电子组态是的电子组态是 ()A.Ar4s23d4 B.Kr 3d44s2 C.Ar 3d54s1 D.Xe4s13d5 E.Xe 3d44s24.下图中表示下图中表示基态基态Fe原子的原子的3d和

29、和4s轨道中轨道中8个电子个电子 排布正确的是排布正确的是 ()A.第90页/共126页三、原子的电子层结构和元素周期系原子结构决定反映元素性质决定反映元素在表中位置反映决定第91页/共126页3Li 1s22s14Be 1s22s25B1s22s22p16C1s22s22p27N1s22s22p38O 1s22s22p49F1s22s22p510Ne 1s22s22p611Na 1s22s22p63s112Mg 1s22s22p63s213Al1s22s22p63s23p115P1s22s22p63s23p314Si1s22s22p63s23p216S1s22s22p63s23p417Cl1

30、s22s22p63s23p518Ar1s22s22p63s23p6第92页/共126页19K1s22s22p63s23p64s120Ca 1s22s22p63s23p64s2Ar 3d14s2Ar 3d24s2Ar 3d34s2Ar 3d54s1Ar 3d54s2Ar 3d64s2Ar 3d74s2Ar 3d84s2Ar 3d104s1Ar 3d104s221Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30ZnZn 4p1Zn 4p2Zn 4p3Zn 4p4Zn 4p5Zn 4p631Ga32Ge33As34Se35Br36Kr第93页/共126页 H He Li Be

31、B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac Rf HaCe Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb LuTh Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr(一一)元素周期表元素周期表第9

32、4页/共126页能级组能级组1s 2s2p 3s3p 4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能级组数能级组数1234567周期数周期数一一 二二三三四四五五六六七七电子层数电子层数1234567元素数目元素数目28818183223(未完未完)周期数与能级组数的关系第95页/共126页(二)原子的电子层结构与周期的划分周期数周期数=能级组数能级组数=最大主量子数nmax 周期的划分就是核外电子能级的划分，各能级组容纳的电子数就等于相应周期元素的数目。第96页/共126页周期的划分H HeLi Be B C N O F NeNaMg Al Si P S Cl Ar K Ca S

33、c Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha H HeLi Be B C N O F NeNaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn S

34、b Te I XeCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac Rf Ha第一能级组第二能级组第三能级组 第四能级组第五能级组第六能级组第七能级组第97页/共126页H HeLi Be B C N O F NeNaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

35、 Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha 主族主族副族(三)原子的电子构型与族的划分第98页/共126页8887565538372019121143111211110710610510489-10380797574737257-71484743424140393029252423222111010910878777646454428272685848382815352515049353433323117161514139876586543618102IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBIBII BIIIAIVAVAVIAVIIA0主族副族族零族族的结构

36、第99页/共126页族数=价电子层上电子数=最高氧化值族数族数 A A A-A B B B-B B 价电价电子构子构型型ns1 ns2 ns2np16(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2(n-1)d15ns12(n-1)d 69 ns12 族数的划分特点第100页/共126页Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb LuTh Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr（四）原子的电子层结构与元素的分区H HeLi Be B C N O F NeNaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr M

37、n Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha s 区p 区ds区d 区f 区第101页/共126页各区元素特点总结区区价层电子构型价层电子构型族族金金/非金非金sns12 A A 金金pns2np16 A-A 非金非金(大大多多)d(n-1)d19ns12 B-B 金金ds(n-1)d10ns12 B B 金金f(n-2)f 114(n-

38、1)d 02ns2 镧系锕系镧系锕系金金第102页/共126页1.基态氢原子中，离核愈近电子出现的基态氢原子中，离核愈近电子出现的_愈大，但是愈大，但是 在离核距离为在离核距离为52.9 pm的薄球壳中电子出现的的薄球壳中电子出现的_最大最大.2.n=3，l=1的原子轨道属的原子轨道属_能级，该能级有能级，该能级有_个个 简并轨道，半充满时若用简并轨道，半充满时若用4个量子数的组合分别表示个量子数的组合分别表示 这些电子的状态，应该将它们写成这些电子的状态，应该将它们写成_。具有这样。具有这样 电子组态的原子的核电荷数为电子组态的原子的核电荷数为_，元素符号是，元素符号是_。3.基态原子中基态

39、原子中3d能级半充满的元素是能级半充满的元素是_和和_。136号元素中，基态原子核外电子中未成对电子号元素中，基态原子核外电子中未成对电子 最多的元素是最多的元素是_。小 测 验第103页/共126页 4.若将以下基态原子的电子排布写成下列形式，若将以下基态原子的电子排布写成下列形式，各违背了什么原理？并改正之。各违背了什么原理？并改正之。A.5B 1s22s3 B.4Be 1s22p2 C.7N 1s22s22px22py1第104页/共126页5.按所示格式填写下表：（基态）按所示格式填写下表：（基态）原子原子序数序数电子排布电子排布价电子排布价电子排布周期周期族族491s22s22p63

40、d54s1四四B第105页/共126页106第四节 元素某些性质 的周期性第106页/共126页 一、原子半径 二、电离势 三、电子亲合势 四、元素的电负性第107页/共126页原子半径 我们把单质分子（或晶体）中相邻的原子核间平衡距离的一半定义为该原子的原子半径。原子的核间距可以通过晶体衍射或光谱等实验测定。第108页/共126页金属半径：金属晶体中两个最相邻近的金属原子之间的核间距的一半为金属半径。原子半径的类型第109页/共126页共价半径：共价单键结合的同种元素两原子核 间距。例如Cl2分子中，Cl-Cl的核间距为198pm，氯原子的共价半径为99pm。第110页/共126页范德华半径

41、：分子晶体中原子间的作用力属于分子间力又称范德华力。所测得的原子半径称为范德华半径。第111页/共126页1.同周期主族元素：增加0.35，z*增加0.65，导 致核对电子的引力逐渐增强，原子半径显著递减。原子半径在周期表的变化规律2.同周期副族元素：(n-1)0.85，z*增加0.15，核对电子的吸引力增加不多,原子半径缓慢递减。及副族元素，（n-1）层达18电子层结构，电子云呈球形对称分布，对最外层电子的屏蔽作用 较大，可能超过了核电荷增加的影响，以致原子半 径反而增大第112页/共126页3.同一主族元素：从上到下，*增加不多甚至 相同，但电子层数增加，故原子半径显著增大。4.同一副族元

42、素：从上到下，第五周期元素的原子 半径明显大于第四周期元素，但第五、六周期元 素由于镧系收缩，原子半径十分接近。例如Zr与 Hf，Nb与Ta，Mo和W。第113页/共126页引起镧系收缩的原因r增加r 减小共15个元素，r减小的值累加起来，就抵消了从上到下r的增加。镧系收缩第114页/共126页r decreasesr increases原子半径在周期表的变化规律第115页/共126页电离能Ii 使气态的基态原子失去一个电子，变成正一价的气态离子所需的最低能量，称为元素原子的第一电离能I1；依次类推有第二，第三，第四电离能I2，I3，I4等。Na(g)Na(g)+e-I1=496kJ.mol-

43、1 Na(g)Na(g)2+e-I2=4570kJ.mol-1一般而言I4 I3 I2 I1 第116页/共126页第117页/共126页电离能在周期表的变化规律第118页/共126页电子亲合势ea气态的基态原子获得一个电子变成气态的负一价离子时所吸收或放出的能量称为该原子的第一电子亲合势E1。与电离能类似，也有第二，第三 电子亲合势E2，E3。O(g)e-O(g)E1=-114kJ.mol-1 O(g)-e-O(g)2-E2=844kJ.mol-1 一般地，E10，但E2总是0第119页/共126页第120页/共126页电负性 元素的原子吸引电子的能力称为该元素的电负性，用符号X表示，并指定

44、氟的电负性为4.0。第121页/共126页电负性在周期表的变化规律同一周期，从左到右，有效核电荷数递增，原子半径递减，原子吸引电子的能力增强，电负性增大。同一主族，从上到下，有效核电荷数基本相同，原子半径增加较多，原子吸引电子的能力减弱，电负性减小。副族元素电负性变化较复杂。第122页/共126页电负性最大电负性最小一般金属元素x2.0第123页/共126页1.第五周期共有_种元素，正好和_内容纳的电子数相同。2.在短周期中，原子半径从左向右依次_。3.ds区元素的价电子构型是_。4.3p轨道有_条，它们在空间有_个伸展方向。5.在n=2的电子层内共有_条轨道，总共可以容纳_个电子。第124页/共126页本章小结掌握：玻尔理论要点、现代原子结构知识、掌握：玻尔理论要点、现代原子结构知识、量子数的意义、多电子原子能级图量子数的意义、多电子原子能级图重点：电子排布（重点：电子排布（元素性质的来源元素性质的来源）周期规律（掌握化学性质规律的钥匙）周期规律（掌握化学性质规律的钥匙）第125页/共126页感谢您的观看！第126页/共126页