无机化学原子结构精选PPT.ppt

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1、关于无机化学原子结构第1页，讲稿共106张，创作于星期二8.1.1 历史的回顾历史的回顾8.1.3 Bohr原子结构理论原子结构理论8.1.2 氢原子光谱氢原子光谱8.1 原子结构的原子结构的Bohr理论理论第2页，讲稿共106张，创作于星期二8.1.1 历史的回顾历史的回顾 Dalton原子学说 (1803年)Thomson“西瓜式”模型 (1904年)Rutherford核式模型 (1911年)Bohr电子分层排布模型 (1913年)量子力学模型(1926年)第3页，讲稿共106张，创作于星期二1.光和电磁辐射8.1.2 氢原子光谱氢原子光谱红 橙 黄 绿 青 蓝 紫第4页，讲稿共106张

2、，创作于星期二2.氢原子光谱 用如图所示的实验装置，可以得到氢的线用如图所示的实验装置，可以得到氢的线状光谱，这是最简单的一种原子光谱。状光谱，这是最简单的一种原子光谱。第5页，讲稿共106张，创作于星期二HHHH 氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线，通常用氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线，通常用 H，H，H，H 来表示，见下图来表示，见下图。第6页，讲稿共106张，创作于星期二 不连续光谱，即线状光谱 其频率具有一定的规律n=3,4,5,6式中 2，n，3.2891015各代表什么意义？经验公式：氢原子光谱特征：第7页，讲稿共106张，创作于星期二8.1.3 Boh

3、r原子结构理论原子结构理论Plank量子论(1900年)：微观领域能量不连续。Einstein光子论(1903年)：光子能量与光的频率成正比 h 光子的能量 光的频率 hPlanck常量，h=6.62610-34Js第8页，讲稿共106张，创作于星期二Bohr理论(三点假设)：核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量；通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。E：轨道能量第9页，讲稿共106张，创作于星期二原子能级第10页，讲稿共106张，创作于星期二第11页，

4、讲稿共106张，创作于星期二n=3 红（H）n=4 青（H）n=5 蓝紫（H）n=6 紫（H）Balmer线系其它线系第12页，讲稿共106张，创作于星期二式中：RH 为Rydberg常数，其值：能级间能量差RH=2.17910-18J第13页，讲稿共106张，创作于星期二氢原子各能级的能量：第14页，讲稿共106张，创作于星期二 玻尔理论对于代表氢原子线状光谱规律性的玻尔理论对于代表氢原子线状光谱规律性的 Rydberg 公式经验公式的解释，是令人满意的。公式经验公式的解释，是令人满意的。玻尔理论极其成功地解释了氢原子光谱，但它玻尔理论极其成功地解释了氢原子光谱，但它的原子模型仍然有着局限性

5、。玻尔理论虽然引用了的原子模型仍然有着局限性。玻尔理论虽然引用了 Planck 的量子论，但在计算氢原子的轨道半径时，仍的量子论，但在计算氢原子的轨道半径时，仍是以经典力学为基础的，因此它不能正确反映微粒运是以经典力学为基础的，因此它不能正确反映微粒运动的规律，所以它为后来发展起来的量子力学和量子动的规律，所以它为后来发展起来的量子力学和量子化学所取代势所必然。化学所取代势所必然。第15页，讲稿共106张，创作于星期二8.2.1 微观粒子的波粒二象性微观粒子的波粒二象性8.2.2 不确定原理与微观粒子不确定原理与微观粒子 运动的统计规律运动的统计规律8.2 微观粒子运动的基本特征微观粒子运动的

6、基本特征第16页，讲稿共106张，创作于星期二1924年，de Broglie关系式 1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。E=h,p=h/8.2.1 微观粒子的波粒二象性微观粒子的波粒二象性第17页，讲稿共106张，创作于星期二8.2.2 不确定原理与微观粒子不确定原理与微观粒子 运动的统计规律运动的统计规律1927年，Heisenberg不确定原理x微观粒子位置的测量偏差p微观粒子的动量偏差微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。x v h/2m第18页，讲稿共106张，创作于星期二 但但是是对对于于 m=0.01 kg 的的宏宏观观物物体

7、体，例例如如子子弹弹，h/2m 的的数数量量级级为为 10-32。假假设设位位置置的的测测量量偏偏差差 x 达达到到 10-9 m，这这个个精精度度完完全全满满足足要要求求，其其速速度度的的测测量量偏偏差差 v 尚尚可可以以达达到到 10-23 m s-1。这这个偏差已经小到在宏观上无法觉察的程度了。个偏差已经小到在宏观上无法觉察的程度了。对对于于电电子子来来说说，其其 m=9.11 10-31 kg,h/2m 的的数数量量级级为为104。原原子子半半径径的的数数量量级级为为 1010 m 左左右右，因因此此核核外外电电子子位位置置的的测测量量偏偏差差 x 不不能能大大于于 10-12 m，这

8、这时时其其速速度度的的测测量量偏偏差差 v 一一定大于定大于 108 m s-1。这个偏差过大，已接近光速，根本无法接受。这个偏差过大，已接近光速，根本无法接受。第19页，讲稿共106张，创作于星期二 微观粒子的波动性与粒子行为的统计性规律联系在一起，表现为：微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质，即是具有统计意义的概率波。第20页，讲稿共106张，创作于星期二 这这种种统统计计的的结结果果表表明明，对对于于微微观观粒粒子子的的运运动动，虽虽然然不不能能同同时时准准确确地地测测出出单单个个粒粒子子的的位位置置和和动动量量，但但它它在在空空间间某某个个区区域内出现的机会的多与少，却是符合统

9、计性规律的。域内出现的机会的多与少，却是符合统计性规律的。从从电电子子衍衍射射的的环环纹纹看看，明明纹纹就就是是电电子子出出现现机机会会多多的的区区域域，而而暗暗纹纹就就是是电电子子出出现现机机会会少少的的区区域域。所所以以说说电电子子的的运动可以用统计性的规律去进行研究。运动可以用统计性的规律去进行研究。第21页，讲稿共106张，创作于星期二 要要研研究究电电子子出出现现的的空空间间区区域域，则则要要去去寻寻找找一一个个函函数数，用用该该函函数数的的图图象象与与这这个个空空间间区区域域建建立立联联系系。这种函数就是微观粒子运动的波函数这种函数就是微观粒子运动的波函数 。1926 年年奥奥地地

10、利利物物理理学学家家 E.Schrdinger 建建立立了了著著名名的的微微观观粒粒子子的的波波动动方方程程，即即 Schrdinger 方方程程。描描述述微微观观粒粒子子运运动动状状态态的的波波函函数数 ，就就是是解解 Schrodinger 方程求出的。方程求出的。第22页，讲稿共106张，创作于星期二8.3.2 量子数量子数8.3 氢原子结构的量子力学描述氢原子结构的量子力学描述8.3.3 概率密度与电子云概率密度与电子云8.3.4 原子轨道与电子云原子轨道与电子云 的空间图像的空间图像8.3.1 Schrodinger方程与波函数方程与波函数第23页，讲稿共106张，创作于星期二8.3

11、.1 Schrodinger方程与波函数方程与波函数 Schrdinger 方程是一个二阶偏微分方程方程是一个二阶偏微分方程 第24页，讲稿共106张，创作于星期二 代代数数方方程程的的解解是是一一个个数数；微微分分方方程程的的解解是是一一组组函函数数；对对于于 Schrdinger 方方程程，偏偏微微分分方方程程来来说说，它它的的解解将将是是一一系系列列多多变变量量的的波波函函数数 的的具具体体函函数数表表达达式式。而而和和这这些些波波函函数数的的图图象象相相关关的的空空间间区区域域，与与所所描述的粒子出现的几率密切相关。描述的粒子出现的几率密切相关。第25页，讲稿共106张，创作于星期二

12、r 表示空间一点表示空间一点 P 到球心的距离，取值范围到球心的距离，取值范围 0 ；表示表示 OP 与与 z 轴的夹角，取值范围轴的夹角，取值范围 0 2 ；表示表示 OP 在在 xOy 平面内的投影平面内的投影 OP与与 x 轴的夹角轴的夹角，取值取值范围范围 0 。第26页，讲稿共106张，创作于星期二球坐标(r,)与直角坐标系的关系 222zyxr+=cosrz=qsinsinry=qcossinrx=q坐标变换第27页，讲稿共106张，创作于星期二第28页，讲稿共106张，创作于星期二 式中式中 R(r)称为波函数称为波函数 的径向部分，的径向部分，Y(，)称称为波函数角度部分。为波

13、函数角度部分。（621）波函数波函数 是一个三变数是一个三变数 r，和三参数和三参数 n，l，m 的的函数。函数。(r,)=R(r)Y(,)第29页，讲稿共106张，创作于星期二 对应于一组合理的对应于一组合理的 n，l，m 取值，则有一个确定的取值，则有一个确定的波函数波函数 (r，)n,l,m 波函数波函数 是量子力学中用以描述核外电子运动状态的函数，是量子力学中用以描述核外电子运动状态的函数，波函数波函数 叫做原子轨道（叫做原子轨道（orbital）。）。波函数所表示的原子轨道代表核外电子的一种运动波函数所表示的原子轨道代表核外电子的一种运动状态，是表示电子运动状态的一个函数。它和经典力

14、学状态，是表示电子运动状态的一个函数。它和经典力学中的轨道中的轨道(orbit)意义不同，它没有物体在运动中走过的轨迹意义不同，它没有物体在运动中走过的轨迹的含义。上面提到的的含义。上面提到的 1,0,0 就是我们熟悉的就是我们熟悉的 1s 轨道，也表示轨道，也表示为为 1s，2,0,0 就是就是 2s 轨道，即轨道，即 2s，2,1,0 就是就是2pz 轨道，轨道，即即 2pz。第30页，讲稿共106张，创作于星期二 对应于一组合理的对应于一组合理的 n，l，m 取值则有一个确定的波函取值则有一个确定的波函数数 (r，)n，l，m 其中其中 n，l，m 称为量子数，因为它们决定着一个波函称为

15、量子数，因为它们决定着一个波函数所描述的电子及其所在原子轨道的某些物理量的量子化数所描述的电子及其所在原子轨道的某些物理量的量子化情况。如电子的能量、角动量，原子轨道离原子核的远近、情况。如电子的能量、角动量，原子轨道离原子核的远近、原子轨道的形状和它在空间的取向等，就可以由量子数原子轨道的形状和它在空间的取向等，就可以由量子数 n，l，m 来说明。来说明。8.3.2 量子数量子数第31页，讲稿共106张，创作于星期二1.主量子数主量子数 n n=1,2,3,4,5,6 正整数对应 K,L,M,N,O,P 电子层与电子能量有关，对于氢原子而言，电子能量唯一决定于n。n愈大，电子离核平均距离愈远

16、，能量愈高。第32页，讲稿共106张，创作于星期二 l=0，1，2，3,4,(n1)对应着 s,p,d,f,g.电子亚层 l 受 n 的限制：n=1，l=0；1s亚层。n=2，l=0,1；2s,2p亚层。n=3，l=0,1,2；3s,3p,3d亚层。n=4，l=0,1,2,3；4s,4p,4d,4f亚层。2.角量子数角量子数 l第33页，讲稿共106张，创作于星期二角量子数角量子数 l 决定原子轨道的形状。例如决定原子轨道的形状。例如 n=4 时，时，l 有有 4 种种取值取值0、1、2 和和 3，它们分别代表核外第四层的，它们分别代表核外第四层的4种形状不同的原种形状不同的原子轨道子轨道 l

17、=0 表示表示 s 轨道，形状为球形，即轨道，形状为球形，即 4s 轨道；轨道；l=1 表示表示 p 轨道，形状为哑铃形，即轨道，形状为哑铃形，即 4p 轨道；轨道；l=2 表示表示 d 轨道，形状为花瓣形，即轨道，形状为花瓣形，即4d 轨道；轨道；l=3 表示表示 f 轨道，形状更复杂，即轨道，形状更复杂，即 4f 轨道。轨道。在第四层上，共有在第四层上，共有 4 种不同形状的轨道。在种不同形状的轨道。在 n 相同的同层相同的同层中不同形状的轨道称为亚层，也叫分层。就是说核外第四层有中不同形状的轨道称为亚层，也叫分层。就是说核外第四层有 4 个亚层或分层。角量子数个亚层或分层。角量子数 l

18、的不同取值代表同一电子层中具有的不同取值代表同一电子层中具有不同状态的亚层或分层。不同状态的亚层或分层。第34页，讲稿共106张，创作于星期二m=0，1,2，3 l；m决定原子轨道在核外的空间取向。l=0，m=0，s轨道为球形，只一个取向；l=1，m=0,1，代表pz,px和py3个轨道；l=2，m=0,1,2，代表d亚层有5个取向的轨道：3.磁量子数磁量子数m第35页，讲稿共106张，创作于星期二磁量子数磁量子数 m，一般与原子轨道的能量无关。所以三种不同，一般与原子轨道的能量无关。所以三种不同取向的取向的 p 轨道，其能量相等。我们说沿轨道，其能量相等。我们说沿 x 轴、沿轴、沿 y轴和沿

19、轴和沿 z 轴分布的三种轴分布的三种 p 轨道能量简并，或者说轨道能量简并，或者说 p 轨道是三重简并的，轨道是三重简并的，或者说或者说 p 轨道的重简度为轨道的重简度为 3。l=2时，时，m 有五种取值有五种取值 0、1、1、2、和、和2，表，表示形状为花瓣形的示形状为花瓣形的 d 轨道，在核外空间中有五种不同的分布轨道，在核外空间中有五种不同的分布方向。这五种方向。这五种 d 轨道能量简并。轨道能量简并。l=3的的f 轨道，在空间有七轨道，在空间有七种不同取向。形状更复杂，种不同取向。形状更复杂，f 轨道的重简度为轨道的重简度为 7。第36页，讲稿共106张，创作于星期二n主层l亚层m原子

20、轨道1 K 0 1s 01s2 L012s2p00,12s2pz,2px,2py3 M 0123s3p3d00,10,1,23s3pz,3px,3py4 N 01234s4p4d4f00,10,1,20,1,2,34s4pz,4px,4py第37页，讲稿共106张，创作于星期二4.自旋量子数自旋量子数 ms电子自旋现象的实验装置第38页，讲稿共106张，创作于星期二原子的单电子波函数，又称原子轨道波函数，例如：n=1，l=0，m=0即1s轨道；2s 轨道；2pz 轨道；轨道；第39页，讲稿共106张，创作于星期二0/301area-=其中，()41,Y=q()0/3012arearR-=氢原子

21、的基态：n=1，l=0，m=0式中，a0=52.9pm，称为Bohr半径。第40页，讲稿共106张，创作于星期二第41页，讲稿共106张，创作于星期二球形对称。角度部分第42页，讲稿共106张，创作于星期二1 电子云图电子云图具有波粒二象性的电子并不象宏观物体那样，沿着具有波粒二象性的电子并不象宏观物体那样，沿着固定的轨道运动。我们不可能同时准确地测定核外某固定的轨道运动。我们不可能同时准确地测定核外某电子在某一瞬间所处的位置和运动速度，但是我们能电子在某一瞬间所处的位置和运动速度，但是我们能用统计的方法去讨论该电子在核外空间某一区域内出用统计的方法去讨论该电子在核外空间某一区域内出现机会的多

22、少。现机会的多少。8.3.3 概率密度与电子云概率密度与电子云第43页，讲稿共106张，创作于星期二我们称电子在核外空间某个区域内出现的机会叫做几率。我们称电子在核外空间某个区域内出现的机会叫做几率。电子衍射实验中，衍射环纹的亮环处电子出现的机会多，即电子衍射实验中，衍射环纹的亮环处电子出现的机会多，即几率大，而暗环处电子出现的机会较少，即几率较小。几率大，而暗环处电子出现的机会较少，即几率较小。在空间某单位体积内出现的几率则称为几率密度。所以在空间某单位体积内出现的几率则称为几率密度。所以电子在核外空间某区域内出现的几率等于几率密度与该区电子在核外空间某区域内出现的几率等于几率密度与该区域总

23、体积的乘积，当然这只有在几率密度相等的前提下才域总体积的乘积，当然这只有在几率密度相等的前提下才成立的。成立的。第44页，讲稿共106张，创作于星期二电子运动的状态由波函数电子运动的状态由波函数 (r，)描述，波函数描述，波函数 (r，)没有明确的物理意义，但没有明确的物理意义，但 (r，)2的物的物理意义却十分明确。它表示空间一点理意义却十分明确。它表示空间一点P（r，）处单）处单位体积内电子出现的几率，即该点处的几率密度，由此位体积内电子出现的几率，即该点处的几率密度，由此进而可以知道电子在某个区域内出现的几率。进而可以知道电子在某个区域内出现的几率。第45页，讲稿共106张，创作于星期二

24、对于原子核外的一个电子的运动，例如氢的对于原子核外的一个电子的运动，例如氢的1s电子，我们电子，我们还可以用下图还可以用下图 所示的电子云图，以统计性规律描述电子经常出所示的电子云图，以统计性规律描述电子经常出现的区域，这是核外的一个球形现的区域，这是核外的一个球形空间。空间。小黑点密集的地方电子小黑点密集的地方电子出现的几率密度大，在那样的区域里电子出现的几率则大。由此出现的几率密度大，在那样的区域里电子出现的几率则大。由此可见，电子云就是几率密度的形象化图示，也可以说电子云图是可见，电子云就是几率密度的形象化图示，也可以说电子云图是2 的图象。的图象。图图 65 氢原子的氢原子的 1s 电

25、子云图电子云图第46页，讲稿共106张，创作于星期二处于不同运动状态的电子，它们的波函数处于不同运动状态的电子，它们的波函数 各不相同，各不相同，其其2也当然各不相同。表示也当然各不相同。表示2的图象，即电子云图的图象，即电子云图当然也不一样。下图当然也不一样。下图 给出了各种状态的电子云的分布形状。给出了各种状态的电子云的分布形状。电子云的轮廓图电子云的轮廓图第47页，讲稿共106张，创作于星期二电子云的轮廓图电子云的轮廓图从图中看出，从图中看出，s 电子云是球形的；电子云是球形的；p 电子云沿着某一坐标轴电子云沿着某一坐标轴的方向上呈无柄的哑铃形状，共有三种不同的取向；的方向上呈无柄的哑铃

26、形状，共有三种不同的取向；d 电子云的形状似花瓣，它在核外空间中有五种不同取向。电子云的形状似花瓣，它在核外空间中有五种不同取向。第48页，讲稿共106张，创作于星期二第49页，讲稿共106张，创作于星期二 1s电子云的等密度面图。数字表示曲面上的概率密度。1s电子云的界面图。界面内电子的概率90%。2 几率密度分布的其它表示法几率密度分布的其它表示法第50页，讲稿共106张，创作于星期二径向几率密度图径向几率密度图 以几率密度以几率密度2 为纵坐标，半径为纵坐标，半径 r为横为横坐标作图。曲线表明坐标作图。曲线表明1s电子的几率密度电子的几率密度2 随半径随半径 r的增的增大而减小。大而减小

27、。1s 态径向几率密度图态径向几率密度图第51页，讲稿共106张，创作于星期二节面数=n11s2s第52页，讲稿共106张，创作于星期二空间微体积（单位厚度球壳中的几率4r2 2）D(r)是 r的函数，D(r)称为径向分布函数。第53页，讲稿共106张，创作于星期二1s态的 最大值出现在近核处，1s态的D(r)最大值出现在52.9pm处。若以 D(r)为纵坐标，对横坐标 r 作图，可得各种状态的电子的径向几率分布图。第54页，讲稿共106张，创作于星期二氢原子的各种状态的径向分布图N峰=nl1s2s3s2p3p3dN节 nl1 第55页，讲稿共106张，创作于星期二当电子的径向几率分布当电子的

28、径向几率分布曲线的几率峰的数目大于曲线的几率峰的数目大于 1时，在几个峰中总有一个几时，在几个峰中总有一个几率最大的主峰，且主量子数率最大的主峰，且主量子数 n相同的电子，如相同的电子，如 2s 和和 2p，其几率最大的主峰离核的，其几率最大的主峰离核的远近相似，比远近相似，比 1s 的几率峰的几率峰离核远些。离核远些。3s、3p和和3d，其几率最大的主峰离核的远近也相似，比，其几率最大的主峰离核的远近也相似，比 2s 和和 2p 的的几率峰离核又远些。几率峰离核又远些。4s、4p、4d 和和 4f 径向几率分布曲线的主峰离核将更远径向几率分布曲线的主峰离核将更远 因此，从径向分布的意义上核外

29、电子可看作是按层分布的。因此，从径向分布的意义上核外电子可看作是按层分布的。第56页，讲稿共106张，创作于星期二几率峰与几率峰之间，曲线与坐标轴相切处，表示一个球面。几率峰与几率峰之间，曲线与坐标轴相切处，表示一个球面。在这个球面上电子出现的几率为零，我们称这个球面为节面。因为在这个球面上电子出现的几率为零，我们称这个球面为节面。因为节面出现在几率峰与几率峰之间，若用节面出现在几率峰与几率峰之间，若用N 节表示节面的数目，则节表示节面的数目，则N节节 nl1 第57页，讲稿共106张，创作于星期二氢原子1s态 和径向分布图的径向几率密度图径向几率密度图 第58页，讲稿共106张，创作于星期二

30、8.3.4 原子轨道与电子云的空间图像原子轨道与电子云的空间图像第59页，讲稿共106张，创作于星期二10.8660.50-0.5-1 A0.866A0.5A0-0.5A-A 第60页，讲稿共106张，创作于星期二第61页，讲稿共106张，创作于星期二 原子轨道和电子云的角度分布图：第62页，讲稿共106张，创作于星期二原子轨道和电子云的角度分布图：第63页，讲稿共106张，创作于星期二原子轨道和电子云的角度分布图：第64页，讲稿共106张，创作于星期二当原子的角度分布图和径向分布图相乘积就得到原子轨道的真实图像第65页，讲稿共106张，创作于星期二电子云的实际形状电子云的实际形状第66页，讲

31、稿共106张，创作于星期二小结：n：决定电子云的大小 l：决定电子云的形状 m：决定电子云的伸展方向 一个原子轨道可由n,l,m 3个量子数确定。一个电子的运动状态必须用n,l,m,ms 4个量子数描述。第67页，讲稿共106张，创作于星期二8.4.1 多电子原子轨道能级多电子原子轨道能级8.4.2 核外电子的排布核外电子的排布8.4 多电子原子结构多电子原子结构第68页，讲稿共106张，创作于星期二1.Pauling近似能级图8.4.1 多电子原子轨道能级多电子原子轨道能级第69页，讲稿共106张，创作于星期二 E1s E2s E3s E4s Ens Enp End Enf “能级分裂”E4

32、s E3d E4p “能级交错”。l 相同的能级的能量随 n 增大而升高。n 相同的能级的能量随 l 增大而升高。值得注意的是，除第一能级组只有一个能级外，值得注意的是，除第一能级组只有一个能级外，其余各能级组均从其余各能级组均从 ns 能级开始到能级开始到 np 能级结束。能级结束。第70页，讲稿共106张，创作于星期二 徐光宪的能级高低的近似原则：n+0.7l 例如：第四能级组 4s 3d 4pn+0.7l 4.0 4.4 4.7 第六能级组 6s 4f 5d 6pn+0.7l 6.0 6.1 6.4 6.7第71页，讲稿共106张，创作于星期二2.Cotton原子轨道能级图 n 相同的氢

33、原子轨道的简并性。原子轨道的能量随原子序数的增大而降低。随着原子序数的增大，原子轨道产生能级交错现象。第72页，讲稿共106张，创作于星期二3.屏蔽效应+2e-e-He+2e-He+2-e-假想He由核外电子云抵消一些核电荷的作用。屏蔽效应：为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。Z=Z*，Z*有效核电荷数第73页，讲稿共106张，创作于星期二有效核电荷Z*H He1s 1 1.70 Li Be B C N O F Ne1s 2.70 3.70 4.70 5.70 6.70 7.70 8.70 9.702s,2p 1.30 1.95 2.60 3.25 3.90 4.55 5.20 5.

34、85 Na Mg Al Si P S Cl Ar1s 10.70 11.70 12.70 13.70 14.70 15.70 16.70 17.702s,2p 6.85 7.85 8.85 9.85 10.85 11.85 12.85 13.853s,3p 2.20 2.85 3.50 4.15 4.80 5.45 6.10 6.75第74页，讲稿共106张，创作于星期二 电子进入原子内部空间，受到核的较强的吸引作用。4.钻穿效应n相同时，l愈小的电子，钻穿效应愈明显：nsnpndnf，EnsEnpEnd Enf。钠原子的电子云径向分布图第75页，讲稿共106张，创作于星期二8Z20：4s对K

35、，L内层原子芯钻穿大，E4sE3d Z21：4s对原子芯钻穿效应相对变小，E4sE3d3d和4s对1s2s2p原子芯的钻穿3d和4s对1s2s2p3s3p原子芯的钻穿第76页，讲稿共106张，创作于星期二1.基态原子的核外电子排布原则 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上,使整个原子系统能量最 低。Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反的电子。Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽可能分占 m 值不同的轨道,且自旋平行。8.4.2 核外电子的排布核外电子的排布第77页，讲稿共106张，创作于星期二半满全满规则：C：1s2 2s2 2p

36、2He、Ar原子芯N：He 2s2 2p31s2s2pZ=24Z=29Cu：全满：p6，d10，f14；半满：p3，d5，f7；全空：p0，d0，f0。第78页，讲稿共106张，创作于星期二2.基态原子的核外电子排布 基态原子的核外电子在各原子轨道上排布顺序：1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p出现d轨道时，依照ns,(n-1)d,np顺序排布；d,f轨道均出现时，依照ns,(n-2)f,(n-1)d,np顺序排布。第79页，讲稿共106张，创作于星期二帮助记忆图第80页，讲稿共106张，创作于星期二Z=11，Na：1

37、s22s22p63s1或Ne 3s1，Z=20，Ca：1s22s22p63s23p64s2或Ar 4s2，Z=50，Sn：Kr 5s2 5p2，Z=56，Ba：Xe 6s2。价电子：例如：Sn的价电子排布式为：5s2 5p2。第81页，讲稿共106张，创作于星期二8.5.1 元素的周期元素的周期8.5.2 元素的族元素的族8.5 元素周期表元素周期表8.5.3 元素的分区元素的分区第82页，讲稿共106张，创作于星期二8.5.1 元素的周期元素的周期第83页，讲稿共106张，创作于星期二元素周期表中的七个周期分别对应7个能级组周期特点能级组对应的能级原子轨道数元素数一二三四五六七特短周期短周期

38、短周期长周期长周期特长周期不完全周期12345671s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p144991616288181832应有32第84页，讲稿共106张，创作于星期二8.5.2 元素的族元素的族 第1，2，13，14，15，16和17列为主族，即,A,A,A,A,A,A,A。主族：族序数=价电子总数 稀有气体(He除外)8e为A,通常称为零族，第37，11和12列为副族。即,B,B,B,B,B,B和B。前5个副族的价电子数=族序数。B,B根据ns轨道上电子数划分。第8,9,10列元素称为族，价电子排布（n-1)d6-8ns2。第85页，讲稿共106张，

39、创作于星期二8.5.3 元素的分区元素的分区 元素周期表中价电子排布类似的元素集中在一起，分为5个区，并以最后填入的电子的能级代号作为区号。第86页，讲稿共106张，创作于星期二s 区：ns12 p 区：ns2np16d 区：(n1)d110ns12 (Pd无 s 电子)(ds区：(n1)d10ns12)f 区：(n2)f014(n1)d02ns2第87页，讲稿共106张，创作于星期二8.6.1 原子半径原子半径8.6.2 电离能电离能8.6.3 电子亲和能电子亲和能8.6 元素性质的周期性元素性质的周期性8.6.4 电负性电负性第88页，讲稿共106张，创作于星期二共价半径 van der

40、Waals 半径 主族元素：从左到右 r 减小；从上到下 r 增大。过渡元素：从左到右r 缓慢减小；从上到下r略有增大。金属半径8.6.1 原子半径原子半径rrr第89页，讲稿共106张，创作于星期二主主族族元元素素半半径径变变化化第90页，讲稿共106张，创作于星期二 元素的原子半径变化趋势第91页，讲稿共106张，创作于星期二 r变化受两因素的制约：核电荷数增加，引力增强，r变小；核外电子数增加，斥力增强，r变大；增加的电子不足以完全屏蔽核电荷；左右，有效核电荷Z*增加，r变小。同一周期：第92页，讲稿共106张，创作于星期二 长周期：电子填入(n-1)d层，屏蔽作用大，Z*增加不多，r减

41、小缓慢。B,B：d10构型,屏蔽显著,r略有增大。镧、锕系：电子填入(n-2)f亚层，屏蔽作用更大，Z*增加更小，r减小更不显著。第93页，讲稿共106张，创作于星期二 镧系收缩：镧系元素从镧(La)到镱(Yb)原子半径依次更缓慢减小的事实。第94页，讲稿共106张，创作于星期二同一族：主族：从上到下，外层电子构型相同，电子层增加的因素占主导，r增加。副族：第四周期到第五周期，r增大，第五周期到第六周期，r接近。第95页，讲稿共106张，创作于星期二 基态气体原子失去电子成为带一个正电荷的气态正离子所需要的能量称为第一电离能，用 I 1表示。由+1价气态正离子失去电子成为带+2价气态正离子所需

42、要的能量称为第二电离能，用 I 2表示。E+(g)E 2+(g)+e-I 2E(g)E+(g)+e-I 1例如：8.6.2 电离能电离能第96页，讲稿共106张，创作于星期二第97页，讲稿共106张，创作于星期二同一周期：短周期：I 增大。I1(A)最小，I1(稀有气体)最大。长周期的前半部分I增加缓慢。N,P,As,Sb,Be,Mg电离能较大(半满、全满)同一族：I 变小。第98页，讲稿共106张，创作于星期二 元素的气态原子在基态时获得一个电子成为一价气态负离子所放出的能量称为电子亲和能。当负一价离子再获得电子时要克服负电荷之间的排斥力，因此要吸收能量。O(g)+e-O-(g)A1=-14

43、0.0 kJ.mol-1O-(g)+e-O2-(g)A2=844.2 kJ.mol-1例如：8.6.3 电子亲和能电子亲和能第99页，讲稿共106张，创作于星期二第100页，讲稿共106张，创作于星期二同一周期：从左到右，A 的负值增加，卤素的 A 呈现最大负值。A(A)为正值，A(稀有气体)为最大正值。同一族：从上到下，大多 A的负值变小。A(N)为正值。A 的最大负值不出现在 F 原子而在 Cl 原子。第101页，讲稿共106张，创作于星期二 原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性，用 表示。电负性大小规律：8.6.4 电负性电负性同一周期：从左到右，增大。同一主族：从上到下，变小。电

44、负性的标度有多种，常见的有：Pauling标度()，Mulliken标度()，Allred-Rochow 标度()，Allen标度()。第102页，讲稿共106张，创作于星期二式中：m,n分别为p轨道，s轨道上 的电子数。Ep,Es分别为p轨道，s轨道上 电子的平均能量。第103页，讲稿共106张，创作于星期二 H2.18 Li Be B C N O F 0.98 1.57 2.04 2.55 3.04 3.44 3.98 Na S Cl0.93 2.58 3.16 K Se Br0.82 2.55 2.96 Rb Te I0.82 2.10 2.66第104页，讲稿共106张，创作于星期二 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 1.36 1.54 1.63 1.66 1.55 1.80 1.88 1.91 1.90 1.65 Y Zr1.22 1.33 Lu Hf1.20 1.30第105页，讲稿共106张，创作于星期二2023/4/3感谢大家观看第106页，讲稿共106张，创作于星期二