原子结构和离子键课件.ppt

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1、 无机化学电子课件无机化学电子课件 无机化学电子课件无机化学电子课件 围绕课程大纲围绕课程大纲 综合经典教材综合经典教材 紧密联系实际紧密联系实际无机化学教学安排无机化学教学安排实验教学实验教学(30学时学时)理论教学理论教学（50学时）学时）无机化学课程的重要意义无机化学课程的重要意义化学化学医学药学专业学生最重要的基础课医学药学专业学生最重要的基础课化学化学医学药学：医学药学：源远流长密不可分源远流长密不可分 化学化学一门一门中心学科中心学科(central science)A.Kornberg指出，要指出，要“把生命理解为化学把生命理解为化学”!考试科目，而非考查科目考试科目，而非考查科

2、目必修课目，而非选修科目必修课目，而非选修科目怎样学好无机化学怎样学好无机化学 大学课程的安排较之中学课程有较大差异，学习大学课程的安排较之中学课程有较大差异，学习方法与中学也不尽相同。方法与中学也不尽相同。一年级学生应尽快适应大一年级学生应尽快适应大学的课程内容和教学规律，掌握学习的主动权。学的课程内容和教学规律，掌握学习的主动权。在在掌握各学科课程的掌握各学科课程的基础知识和基本技能基础知识和基本技能的同时，养的同时，养成高效率的学习方法，培养成高效率的学习方法，培养较强的自学能力较强的自学能力，提高，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。因此，同发现问题、分析问题和解决问题的能力。因此

3、，同学们在学习过程中应该注意以下几点：学们在学习过程中应该注意以下几点：1.1.课前预习课前预习 要学好无机化学，必须作好预习。在每一章教学要学好无机化学，必须作好预习。在每一章教学之前、最好通篇浏览一下整章内容，以求对这章全貌之前、最好通篇浏览一下整章内容，以求对这章全貌有一些认识，对内容的重点和知识的难点有一定的了有一些认识，对内容的重点和知识的难点有一定的了解。学习从一开始就要争取主动，安排好学习计划，解。学习从一开始就要争取主动，安排好学习计划，提高学习效率。提高学习效率。3.3.课后复习课后复习 听课时要紧跟老师的思路听课时要紧跟老师的思路,积极思考积极思考,产生共鸣产生共鸣.特别特

4、别要注意弄清要注意弄清基本概念基本概念,弄懂弄懂基本原理基本原理。听课时还要适当做。听课时还要适当做些笔记，重点地记下讲课内容，以备复习、回味和深入些笔记，重点地记下讲课内容，以备复习、回味和深入思考。思考。2.2.课堂上认真听讲课堂上认真听讲,适当做些笔记适当做些笔记 课后复习是消化和掌握所学知识的重要过程。本门课后复习是消化和掌握所学知识的重要过程。本门课程的特点是理论性强，有些概念比较抽象，不能企图课程的特点是理论性强，有些概念比较抽象，不能企图一听就懂、一看就会。要经过反复的思考并应用一些原一听就懂、一看就会。要经过反复的思考并应用一些原理去说明或解决一些问题，才能逐渐加深对基本理论和

5、理去说明或解决一些问题，才能逐渐加深对基本理论和基本要领的理解和掌握。做练习有利于深入理解、掌握基本要领的理解和掌握。做练习有利于深入理解、掌握和运用课程内容。要和运用课程内容。要重视书本例题和解习题过程中的分重视书本例题和解习题过程中的分析方法和技巧析方法和技巧，努力培养独立思考和分析问题、解决问，努力培养独立思考和分析问题、解决问题的能力。题的能力。本课程有关安排本课程有关安排 无机无机化学课是一门实践性很强的课程，因此我化学课是一门实践性很强的课程，因此我们既开理论课也开实验课，最后考试成绩由们既开理论课也开实验课，最后考试成绩由10%10%的平的平时成绩、时成绩、70%70%的理论成绩

6、和的理论成绩和20%20%的实验成绩的实验成绩组成。组成。4.4.处理好理解和记忆的关系处理好理解和记忆的关系 要学会善于运用分析对比和联系归纳的方法，搞要学会善于运用分析对比和联系归纳的方法，搞清弄懂概念、原理、公式和方法的涵义、特点、联清弄懂概念、原理、公式和方法的涵义、特点、联系和区别，应用条件和使用范围。系和区别，应用条件和使用范围。在理解的基础上，记忆一些在理解的基础上，记忆一些基本概念和基本原理基本概念和基本原理的重点和重要公式的重点和重要公式，努力做到熟练掌握、灵活运用，努力做到熟练掌握、灵活运用，融会贯通。融会贯通。本章教学要求本章教学要求 原子是由原子是由原子核原子核和核外和

7、核外电子电子组成。化学反应中，组成。化学反应中，原子核不发生变化，只涉及原子核不发生变化，只涉及核外电子的运动状核外电子的运动状态态的改变，本章重点研究的改变，本章重点研究:l原子结构的波尔模型和氢原子结构的量子力学模原子结构的波尔模型和氢原子结构的量子力学模型型l多电子原子的结构多电子原子的结构l原子的电子组态与元素周期表原子的电子组态与元素周期表l元素基本性质的周期性变化规律元素基本性质的周期性变化规律 原子结构的认识史和旧量子论原子结构的认识史和旧量子论Democritus认为：认为：“一切事物都是一切事物都是原子原子和和虚空虚空组成组成”墨翟：墨翟：“物质微粒说物质微粒说”-端端 希腊

8、词希腊词 “原子原子”“atomos”是是不可分割不可分割之意，之意，“虚空虚空”是指是指原子之间的空间原子之间的空间。缺陷：哲学性的推想，没有任何实验的根据缺陷：哲学性的推想，没有任何实验的根据原子不可分割吗？原子不可分割吗？汤姆逊汤姆逊 J.J.Thomson(18561940，英，英)十十九九世世纪纪末末电电子子和和放放射射性性的的发发现现，才才使使人人类类打打开开原原子子结结构构的的大大门门。英英国国剑剑桥桥大大学学卡卡文文迪迪许许实实验验室室主主任任J.J.Thomson 应应用用磁磁性性弯弯曲曲技术证明阴极射线是带负电的微粒技术证明阴极射线是带负电的微粒电子。电子。1904年年，他

9、他提提出出了了原原子子“布布丁丁(西西瓜瓜)模模型型”：原原子子是是一一个个平平均均分分布布着着正正电电荷荷的的粒粒子子，其其中镶嵌着许多带负电的电子。中镶嵌着许多带负电的电子。原原子子不不可可分分割割的的的的观观点点不不攻攻自自破破了了。他他获获得得1906年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。原子行星模型原子行星模型 卢瑟福卢瑟福E.Rutherford (18711937，新西兰，新西兰)Thomson最器重的学生最器重的学生E.Rutherford 通过通过粒子粒子（带正电的氦离子流）穿过金箔时，部分（带正电的氦离子流）穿过金箔时，部分粒子粒子发生散射的实验发生散射的实验证明，证明，Th

10、omson 所说带正电的所说带正电的连续体实际上只是一个非常小的核。连续体实际上只是一个非常小的核。1911年提出了年提出了“行星系式行星系式”原子模型：原子模型：原子核好原子核好比是太阳，电子好比是绕太阳运动的行星，电子比是太阳，电子好比是绕太阳运动的行星，电子绕核高速运动绕核高速运动。1908年获诺贝尔化学奖，年获诺贝尔化学奖，1922年获英国皇家年获英国皇家学会最高奖赏学会最高奖赏科柏莱奖科柏莱奖问题：电子绕核高速运动，放出能量，光谱问题：电子绕核高速运动，放出能量，光谱线是连续的线是连续的实际光谱不连续；放能后半实际光谱不连续；放能后半径越来越小，原子径越来越小，原子“毁灭毁灭”实际不

11、会毁实际不会毁灭灭旧量子论旧量子论 普朗克普朗克M.Planck（18551947，德），德）为了解释受热黑体辐射，为了解释受热黑体辐射，为了解释受热黑体辐射，为了解释受热黑体辐射，19001900年年年年 M.Planck M.Planck 假定假定假定假定辐射能量辐射能量辐射能量辐射能量 的释放和吸收都不是连续的，的释放和吸收都不是连续的，的释放和吸收都不是连续的，的释放和吸收都不是连续的，只能是最小只能是最小只能是最小只能是最小能量单位能量单位能量单位能量单位 0 0的的整数倍：的的整数倍：的的整数倍：的的整数倍：=nn0 0=n hn h。0 0称为量子称为量子称为量子称为量子（qua

12、ntumquantum），量子的能量极小，它取），量子的能量极小，它取），量子的能量极小，它取），量子的能量极小，它取决于辐射频率，决于辐射频率，决于辐射频率，决于辐射频率，h h为普朗克常量（为普朗克常量（为普朗克常量（为普朗克常量（Planck constantPlanck constant），），），），等于等于等于等于6.626106.62610-34-34JsJs。微观世界一个重要特征就是能量的量子化（不连微观世界一个重要特征就是能量的量子化（不连微观世界一个重要特征就是能量的量子化（不连微观世界一个重要特征就是能量的量子化（不连续性）。续性）。续性）。续性）。H原子光谱：原子光谱：

13、H原子等的光谱：原子等的光谱：旧量子论旧量子论N.Bohr（18851962，丹麦），丹麦）E.Rutherford 的学生的学生 1913年，年，N.Bohr(玻尔玻尔)把自己的研究与卢把自己的研究与卢瑟福的原子行星模型、瑟福的原子行星模型、M.Plank的量子概念和的量子概念和A.Einstein的光子概念相的光子概念相结合，第一次提出原子结合，第一次提出原子结构的初步量子理论结构的初步量子理论.3 频率假设：频率假设：h =E2-E1=E =E/h 激发态不稳定，电子从高能级跃迁到低能级激发态不稳定，电子从高能级跃迁到低能级时，以辐射形式放出能量。时，以辐射形式放出能量。2 量子化条件假

14、设：量子化条件假设：E=-(Z2/n2)2.18 10-18J 电子运动的角动量量子化。电子在不同轨道上电子运动的角动量量子化。电子在不同轨道上运动具有不同的能量（能级）电子离核愈近，能运动具有不同的能量（能级）电子离核愈近，能级愈低，级愈低，n=1为基态为基态，（波尔的氢原子半径），（波尔的氢原子半径），电子可跃迁到较高能级电子可跃迁到较高能级激发态激发态上。上。Bohr的卓越贡献：的卓越贡献：成功解释了成功解释了H原子光谱产生的原因，他的计原子光谱产生的原因，他的计算值与实验数据极为接近，他使物理和化学统一算值与实验数据极为接近，他使物理和化学统一到了量子理论基础上来，把化学推向一个更高更

15、到了量子理论基础上来，把化学推向一个更高更新的层次，他的理论是原子结构发展史上的一个新的层次，他的理论是原子结构发展史上的一个里程碑。荣获里程碑。荣获1922年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。Bohr理论的缺陷：理论的缺陷：未能冲破经典物理学的束缚，未能冲破经典物理学的束缚，用适合于宏观用适合于宏观世界的牛顿力学解释微观世界运动规律世界的牛顿力学解释微观世界运动规律。他不能解释多电子原子光谱他不能解释多电子原子光谱,甚至不能说明氢甚至不能说明氢原子光谱的精细结构。原子光谱的精细结构。他的理论属于他的理论属于旧量子论旧量子论。核外电子运动状态的现代概念核外电子运动状态的现代概念 薛定谔薛定谔(奥

16、奥)E.Schrdinger18871961薛定谔薛定谔方程方程海森堡海森堡(德德)W.Heisenberg 19011976不确定原理不确定原理德布罗意德布罗意(法法)L.de Broglie18921987波粒二象性波粒二象性1927年，电子的波动性被美国贝尔电话实验室戴年，电子的波动性被美国贝尔电话实验室戴维逊、革末的维逊、革末的电子衍射实验电子衍射实验所证实，同时英国的所证实，同时英国的Thomson也用实验证实。也用实验证实。所以，电子的波动性与统计规律相联系，电子所以，电子的波动性与统计规律相联系，电子波是波是概率波概率波，波强度大的地方就是电子出现概率，波强度大的地方就是电子出现

17、概率大的地方。它大的地方。它与经典的机械波电磁波均不同与经典的机械波电磁波均不同。电子的波动性需要从电子的波动性需要从统计学角度来理解统计学角度来理解，个，个别电子在空间的位置不确定，但是无数次运动则别电子在空间的位置不确定，但是无数次运动则显示了波动性。显示了波动性。在电子出现概率大的地方，出现在电子出现概率大的地方，出现亮的环纹，即衍射强度大的地方。反之，电子出亮的环纹，即衍射强度大的地方。反之，电子出现少的地方，出现暗的环纹，衍射强度就小现少的地方，出现暗的环纹，衍射强度就小。如何理解电子的波动性？如何理解电子的波动性？无法同时准确地测定微观粒子的位置和动量无法同时准确地测定微观粒子的位

18、置和动量 海森堡不确定海森堡不确定(测不准测不准)原理原理不确定关系式不确定关系式 x为微观粒子为微观粒子x方向位置坐标的不方向位置坐标的不确定确定量（误量（误差），差），px为为x方向动量的不方向动量的不确定确定量。量。对粒子位置的测定精确度越高（即对粒子位置的测定精确度越高（即x 越小），越小），其动量测定的精确度就越差（其动量测定的精确度就越差（px越大），反之亦越大），反之亦然。然。推论：推论：玻尔的圆形轨道不存在玻尔的圆形轨道不存在；微观世界运动；微观世界运动有自己的规律。荣获有自己的规律。荣获19321932年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。x，y，z为电子在空间的坐标为电子在空

19、间的坐标 薛定谔方程薛定谔方程二阶线性偏微分方程，二阶线性偏微分方程，方程的地位：在宏观世界方程的地位：在宏观世界牛顿力学牛顿力学 在微观世界在微观世界薛定谔方程薛定谔方程他获他获1933年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 电子的总能量电子的总能量电子的势能电子的势能波函数波函数wave functionpsai薛定谔方程和波函数薛定谔方程和波函数 波函数波函数 是是薛定谔薛定谔方程的解，它不是一个方程的解，它不是一个数值，是数值，是描述微观粒子运动状态描述微观粒子运动状态的函数式。的函数式。是是直角坐标直角坐标(x,y,z)或球极坐标或球极坐标(r,)的函数。的函数。本身没有明确的物理意义，本

20、身没有明确的物理意义，|2|表示空间表示空间某处电子出现的概率密度某处电子出现的概率密度（概率密度（概率密度=概率概率/体积，体积，该点周围微单位体积中电子出现的概率）该点周围微单位体积中电子出现的概率）波函数又称为原子轨道波函数又称为原子轨道，但此原子轨道但此原子轨道(微微观虚拟观虚拟)与玻尔理论中的原子轨道（宏观实在）与玻尔理论中的原子轨道（宏观实在）涵义截然不同。涵义截然不同。量子数量子数 薛定谔方程薛定谔方程在数学上的许多解是不合理的，只在数学上的许多解是不合理的，只有满足特定条件的解才具有物理意义。有满足特定条件的解才具有物理意义。这种特定解可用限定数这种特定解可用限定数量子数量子数

21、来表示。来表示。三个量子数按一定的规则取值并组合时，决定三个量子数按一定的规则取值并组合时，决定了一个合理的波函数。了一个合理的波函数。主量子数主量子数n轨道轨道角动量量子数角动量量子数l磁量子数磁量子数m量子数是一些量子数是一些不连续的、不连续的、分立的数值分立的数值，体现了某些，体现了某些物理量的不连续变化物理量的不连续变化，称为量子化称为量子化 （一）主量子数（一）主量子数 n principal quantum number 取值：任意非零正整数，即取值：任意非零正整数，即n1、2、3、意义：意义：电子层电子层。n 值越大说明：电子出现概率最大的区域值越大说明：电子出现概率最大的区域距

22、核越远，能量越高。距核越远，能量越高。(2)决定多电子决定多电子能量能量的主要因素。的主要因素。对于单电子原子对于单电子原子而言，例如而言，例如H，电子的能量完全由电子的能量完全由n 决定决定(1)反映了电子在核外空间出现反映了电子在核外空间出现概率最概率最大的区域大的区域离核的远近离核的远近；（二）轨道角动量量子数（二）轨道角动量量子数 l orbital angular momentum quantum number取值：受取值：受n限制，限制，l0、1、2、3(n-1)正整数，正整数，共可取共可取n个值。个值。l 意义意义:(1)决定原子轨道和电子云的决定原子轨道和电子云的形状形状；n值

23、值 1 2 3 4 l值值 0 0、1 0、1、2 0、1、2、3(2)影响轨道能量的次要因素，在多电子原子中影响轨道能量的次要因素，在多电子原子中配合配合n一起一起决定电子的能量决定电子的能量。电子亚层或能级电子亚层或能级。l=0 s l=1 p l=2 d l=3 f球形球形双球形双球形橄榄形橄榄形 （三）（三）磁量子数磁量子数 m magnetic quantum number取值：受取值：受l 限制，可取包括限制，可取包括 0、1、2、3直至直至l，共，共 2l+1 个数值。个数值。意义：决定原子轨道和电子云在空间的意义：决定原子轨道和电子云在空间的伸展方向伸展方向。s、p、d、f 轨

24、道依次有轨道依次有1、3、5、7 种取向。种取向。l 0 1 2 m 0 0、1 0、1、2 n 和和 l 都相同的原子轨道能级相同，称为简并轨都相同的原子轨道能级相同，称为简并轨道道，如，如 2px、2py、2pz。Em=+1=Em=-1=Em=0 n 电子层电子层电子亚层电子亚层轨道数轨道数 1 K 0 1s 0 1 2 L 0 1 2s 2p 0 1,0,+1 3 M 0 1 2 3s 3p 3d 0 4 N 0 1 2 3 4s 4p 4d 4f 0 电子层、电子亚层、原子轨道与量子数之间的关系。电子层、电子亚层、原子轨道与量子数之间的关系。（四）自旋角动量量子数（四）自旋角动量量子数

25、 s spin angular momentum quantum number 研究氢原子光谱的精细结构研究氢原子光谱的精细结构发现，每条谱线都由两条距发现，每条谱线都由两条距离很近的谱线组成，是离很近的谱线组成，是电子电子本身具有自旋运动造成。本身具有自旋运动造成。取值：取值：+1/2和和1/2，分别表，分别表示示顺时针顺时针和和逆时针逆时针两种自旋两种自旋运动，通常也可分别用符号运动，通常也可分别用符号“”和和“”。在同一原子轨道中，可容纳两种相反自旋方向的在同一原子轨道中，可容纳两种相反自旋方向的电子，成为成对电子，它们具有相同的能量。电子，成为成对电子，它们具有相同的能量。Y l，m(

26、,）(,）1 1、了解、了解、了解、了解9 9轨道的名称、形状；轨道的名称、形状；轨道的名称、形状；轨道的名称、形状；2、Y l，m(,）与距离核远近与距离核远近无关无关；Y l，m(,）与与n无关无关：不论不论n为何值，为何值，只要只要l、m相相同时，同时，Y l，m(,）的图形都）的图形都一样一样:Y1s=Y2s=Y3s Y2p=Y3p Y3d=Y4d 3、正负号：正负号：反映了电子的波动反映了电子的波动性，性，注意：正负号与电荷毫注意：正负号与电荷毫无关系！无关系！径向分布函数图径向分布函数图径向分布函数图径向分布函数图 反映概率大小和离核距离反映概率大小和离核距离 r 的关系的关系 2

27、、不同状态电子具有不同数目的峰不同状态电子具有不同数目的峰 :n-l 个峰个峰 ns 有有n个峰个峰;np 有有n-1个峰个峰;nd 有有n-2个峰个峰;3、n相同，主峰距离核位置相近，说明同一相同，主峰距离核位置相近，说明同一电子层的电子能量相近。电子层的电子能量相近。4、n 相同，相同，l 越小，峰越多，越小，峰越多，主峰离核越远，主峰离核越远，最小峰离核越近最小峰离核越近。(钻穿能力强钻穿能力强)1、比较、比较1s 的电子云与径向分布函数发现：的电子云与径向分布函数发现：概率密度最大的地方与概率最大的地方不吻合概率密度最大的地方与概率最大的地方不吻合 5、l 相同时，相同时，n越大，主峰

28、距离核越远，说明越大，主峰距离核越远，说明电子是分层排布的。电子是分层排布的。钻穿能力钻穿能力 钻穿能力次序是钻穿能力次序是nsnpndnf，能级次序是能级次序是E(ns)E(np)E(nd)E(nf)。E(4s)E(3d)能级交错能级交错第三节第三节 多电子原子的结构多电子原子的结构n+e-e-内层或同层电子内层或同层电子指定电子指定电子原子核原子核屏蔽效应屏蔽效应(screening effect)Z*=Z -有效核电荷有效核电荷核电荷核电荷屏蔽常量屏蔽常量1、不同原子，、不同原子，Z 不同不同，相同轨道的电子能，相同轨道的电子能量越低：量越低：E（H1s）E（F1s）电子的能量由电子的能

29、量由 Z、n、决定决定 2、相同原子，相同原子，n 越大越大，E越高越高;l 相同，有：相同，有：E（2s）E（1s）、）、E（3p）E（2p）3、受到屏蔽效应越大，受到屏蔽效应越大，越大，越大，E 越高越高 外层电子对内层电子的屏蔽可忽略外层电子对内层电子的屏蔽可忽略 内层电子对外层电子的屏蔽作用较强内层电子对外层电子的屏蔽作用较强 同层电子之间的屏蔽作用较弱同层电子之间的屏蔽作用较弱多电子原子的轨道能级几个要点多电子原子的轨道能级几个要点 能级交错能级交错：s电子与电子与d电子之间电子之间 n不同不同l相同相同：n越大径向函数主峰离核越远，越大径向函数主峰离核越远，轨道能量越高；轨道能量越

30、高；n越大屏蔽效应越大，轨道能越大屏蔽效应越大，轨道能量越高。量越高。n相同相同l不同不同：l虽不同但主峰位置差别不大能虽不同但主峰位置差别不大能量相近，量相近，l越大轨道能量越高；越大轨道能量越高；l越小，小峰钻穿越小，小峰钻穿能力越强，小峰离核越近，轨道能量越低。能力越强，小峰离核越近，轨道能量越低。鲍林原子轨道近似能级图鲍林原子轨道近似能级图1s2s2p4p3p4s3d3s注意：这是电注意：这是电子填充顺序子填充顺序 徐光宪：徐光宪：n+0.7l 值越大，轨道能级越高，值越大，轨道能级越高，且此值的第一数字相同的各能级为一组且此值的第一数字相同的各能级为一组 能级组能级组能级组能级组 n

31、 n+0.7+0.7l l 1s 1s 1.0 1.0 2s 2p2s 2p 2.0 2.72.0 2.7 3s 3p3s 3p 3.0 3.73.0 3.7 4s 3d 4p4s 3d 4p 4.0 4.4 4.74.0 4.4 4.7 5s 4d 5p5s 4d 5p 5.0 5.4 5.75.0 5.4 5.7 6s 4f 5d 6p 6s 4f 5d 6p 6.0 6.1 6.4 6.76.0 6.1 6.4 6.7 能能量量升升高高二、二、原子核外电子的排布规律原子核外电子的排布规律 洪特规则洪特规则：电子总是尽可能以自旋相同的：电子总是尽可能以自旋相同的方向分占不同的等价轨道方向分

32、占不同的等价轨道,使原子能量最低。使原子能量最低。鲍里鲍里不相容原理不相容原理：同一原子中没有彼此完全：同一原子中没有彼此完全处于相同状态的电子。处于相同状态的电子。能量最低原理能量最低原理：电子在核外排列应尽可能使：电子在核外排列应尽可能使系统总能量最低。系统总能量最低。特例特例:轨道处于全充满、半充满、全空时轨道处于全充满、半充满、全空时,原子较原子较稳定。稳定。p6d10f14 p3d5f7 p0d0f0核外电子的排布的例子核外电子的排布的例子8O原子核外电子在原子轨道中的填充情况原子核外电子在原子轨道中的填充情况2s1s2p而不是而不是2s1s2p 欲使欲使2个相同自旋方向分占轨道的电

33、子占个相同自旋方向分占轨道的电子占据同一轨道，必须改变其中一个电子的自旋方据同一轨道，必须改变其中一个电子的自旋方向并吸收向并吸收 一定的一定的电子成对能电子成对能，克服电子之间的，克服电子之间的斥力，原子的能量就会升高而不稳定。斥力，原子的能量就会升高而不稳定。2s1s2p或或基态原子电子排布式（又称电子组态）基态原子电子排布式（又称电子组态）27号号Co:1s222s22p63s23p63d74s书写时改为书写时改为:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d74s2也可书写为也可书写为:Ar 3d7 4s218Ar的电子排布式为的电子排布式为:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6其中

34、其中Ar表示表示Co的的原子实原子实。先填入先填入4s后后填入填入3d,写写时先时先3d后后4s原子实写法原子实写法 24Cr1s22s22p63s23p63d44s2错误错误1s22s22p63s23p63d54s1正确正确 29Cu1s22s22p63s23p63d94s2错误错误1s22s22p63s23p63d104s1正确正确铬、钼、铜、银和金等原子的铬、钼、铜、银和金等原子的(n-1)d轨道上的轨道上的电子都处于半充满状态或全充满状态，通常是电子都处于半充满状态或全充满状态，通常是比较稳定的。比较稳定的。*价电子层价电子层:价电子层价电子层是指价电子所在的亚层。是指价电子所在的亚层

35、。价电子价电子参加化学反应时能用于成键的电子。参加化学反应时能用于成键的电子。价电子层构型价电子层构型就是价电子层的电子排布式。就是价电子层的电子排布式。主族元素价电子层主族元素价电子层:最外层最外层s和和p电子，如：电子，如：19K：4s1；17Cl：3s23p5 副族元素价电子层副族元素价电子层:最外层最外层s和次外层和次外层d电子，如：电子，如：24Cr：3d54s1；26Fe：3d64s2失电子形成阳离子失电子形成阳离子原子原子失失电子顺序电子顺序并不是填充电子顺序的逆方向并不是填充电子顺序的逆方向，先失先失4s电子后失电子后失3d电子。电子。例如例如Fe2+:Fe2+的电子排布式的电

36、子排布式Ar63d而不是而不是:Ar3d4 4s2.26Fe 的电子排布式为的电子排布式为Ar3d6 4s2.原子失电子顺序并不是填充电子顺序的逆方原子失电子顺序并不是填充电子顺序的逆方向，先失向，先失4s电子后失电子后失3d电子。电子。当原子失去电子而成为正离子时，一般是能当原子失去电子而成为正离子时，一般是能量较高的最外层电子先失去，而且引起电子层数量较高的最外层电子先失去，而且引起电子层数的减少。的减少。例如，例如，Mn2+的外层电子构型是的外层电子构型是3s23p63d5，而不，而不是是3s23p63d34s2或或3d34s2，也不能只写成，也不能只写成3d5。又如，钛又如，钛Ti4+

37、的外层电子构型是的外层电子构型是3s23p6。原子成为负离子时，原子所得的电子总是分布在原子成为负离子时，原子所得的电子总是分布在它的最外电子层上。它的最外电子层上。例如，例如，Cl-的外层电子分布的外层电子分布式是式是3s23p6。1.周期与能级组周期与能级组 行是周期。行是周期。元素所在的周期数数等于其基态原子的电元素所在的周期数数等于其基态原子的电子层数，等于原子最外层电子的主量子数子层数，等于原子最外层电子的主量子数n。各周期所含元素数目：各周期所含元素数目：2、8、8、18、18、32等，与徐光宪的能级组有关。等，与徐光宪的能级组有关。Na11Mg12Al13Si14P 15S 16

38、Cl17Ar18K19Ca20Sc21Ti22V 23Cr24Mn25Fe26Co27Ni28Cu29Zn30GaGe As Se34Br35Kr36Rb37Sr Y39Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 53Xe54Cs55Fr87BaRa*La*AcHfRfTaDbWSgReBhOsHsIrMtPt Au Hg Tl Pb Bi Po At85Rn86Li 3Be4B 5C 6N 7O 8F 9Ne10H 1He2 能级组能级组 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd T

39、b Dy Ho Er TmYb元素周期表的特点（周期）周期：周期：7个，周期数个，周期数=基态原子的电子层数（基态原子的电子层数（n）周期数和周期数和周期名称周期名称 能级组能级组 起止元素起止元素 元素元素个数个数 能级组内各亚层电子填充次序能级组内各亚层电子填充次序（反映核外电子构型的变化）（反映核外电子构型的变化）1 特短周期特短周期 1H2He21s1-2 2 短周期短周期 3Li10Ne82s1-22p1-63 短周期短周期11Na18Ar83s1-23p1-64 长周期长周期19K36Kr184s1-23d1-104p1-65 长周期长周期37Rb54Xe185s1-24d1-10

40、5p1-66 特长周期特长周期55Cs86Rn326s1-24f1-145d1-106p1-67 未完周期未完周期87Fr未完未完7s1-25f1-146d1-7竖列为族：性质、价层电子组态相似竖列为族：性质、价层电子组态相似2.族与原子的电子组态族与原子的电子组态主族主族(A)电子最后填充在最外层电子最后填充在最外层s和和p轨道轨道8个主族个主族A A主族元素内层全充满，主族元素内层全充满，最外层电子数等于族数最外层电子数等于族数。ns1、ns2、ns2 np15 A（零族）（零族）稀有气体元素稀有气体元素内层和外层内层和外层全充满，呈稳定结构全充满，呈稳定结构 (1s2 、ns2 np6)

41、副族副族(B)电子最后填充在电子最后填充在(n-1)d和和(n-2)f轨道轨道共有共有8个副族，共个副族，共10列列 B B副族元素副族元素的最外层为的最外层为s12，次外层为，次外层为d110，外数第三层为，外数第三层为f 114元素周期表的特点（族）族族最后一个电子最后一个电子填入的能级填入的能级所含族所含族族序数族序数主族主族(A)ns或或npA Ans+np电子总数电子总数 A（零族、零族、稀有气体）稀有气体）1s2或或ns2np6（全满）（全满）副族副族(B)(n1)d或或(n2)fB B(n1)dns或或ns电子总数电子总数 B族族(n1)d三个纵列三个纵列(n1)dns电电子总数

42、为子总数为8、9、10二、周期表中的元素分二、周期表中的元素分 区区s区：区：ns 12p区：区：ns2np16Hed区：区：(n-1)d18ns2ds区：区：(n-1)d10ns12f区：区：(n-2)f 114周期表中的元素分区 元素分区元素分区价电子构型价电子构型所含族所含族元素类型元素类型s区区ns1或或ns2A、A活泼金属元素活泼金属元素p区区ns2np16A A 族族非金属元素非金属元素d区区(n1)d19ns 12B B族族过渡元素过渡元素ds区区(n1)d10ns12B、B过渡元素过渡元素f区区(n2)f 014ns2,或或(n 2)f 014(n1)d 02ns2镧系和锕系镧

43、系和锕系元素元素 元素周期表的特点（过渡元素）副族元素和第副族元素和第B族元素最外层电子较少，族元素最外层电子较少，除除Pd外只有外只有12个电子，它们的个电子，它们的(n1)d轨道或轨道或(n2)f轨道未充满或刚充满，故在化合物中常轨道未充满或刚充满，故在化合物中常表现多种不同的氧化态。它们的性质与主族元表现多种不同的氧化态。它们的性质与主族元素有较大的差别，称为素有较大的差别，称为过渡元素过渡元素(transition element)。元素周期表主族元素主族元素主族元素主族元素A A副族元素副族元素副族元素副族元素B Bns12ns2np16(n-1)d110 ns12(n-2)f114

44、s区区p区区d d区区区区ds区区f区区过渡元素过渡元素内过渡元素内过渡元素周期族B族族族族对于对于3P1电子下列描述电子下列描述(n,l,m,si)正确的是正确的是:3,2,-1,+1/2 3,1,-1,+1/2 3,0,0,-1/2 下列电子排布式是那一种元素的原子，区？周期？族？下列电子排布式是那一种元素的原子，区？周期？族？1s22s22p63s23p64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p5 Ar3d34s2 下列各排量子数有无错误，请指出来：下列各排量子数有无错误，请指出来：n=1，l=1，m=0 n=4，l=3，m=4 n=1，l=0，m=2 n=0，l=0，m

45、=0Ca，s区，区，4，ABr，p区，区，4，AV，d区，区，4，B元素周期表的应用 例例 已知某元素的原子序数为已知某元素的原子序数为2525，试写出该元素原，试写出该元素原子的电子排布式，并指出该元素在周期表中所属周子的电子排布式，并指出该元素在周期表中所属周期、族和区。期、族和区。解解 该元素的原子应有该元素的原子应有25个电子。根据电子填充顺序，它的电子个电子。根据电子填充顺序，它的电子排布式应为排布式应为1s22s22p63s22p63d54s2或或Ar3d54s2。其中最外层电子的其中最外层电子的n=4，属于第，属于第4周期的元素。周期的元素。最外层电子和次外层最外层电子和次外层d

46、电子总数为电子总数为7，所以它位于，所以它位于B族。族。3d电子未充满，应属于电子未充满，应属于d区区元素。元素。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3d3d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族数族数(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元素周期表的应用要求 1 1、电子组态（核外

47、电子排布式）、电子组态（核外电子排布式）2、原子实式书写、原子实式书写25Mn:1s22s22p63s22p63d54s2或或Ar3d54s2。3、价电子构型、价电子构型8O:1s22s22p4或或He2s22p4。35Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5或或Ar3d104s24p5。4、轨道表示式、轨道表示式一、原子半径（一、原子半径（atomic radius）原子半径有三种：原子半径有三种：单质分子晶体中，相邻分子间两个非键合原子核间距单质分子晶体中，相邻分子间两个非键合原子核间距的一半称为的一半称为范德华半径范德华半径（van der Waals radius）。）

48、。金属单质的晶体中金属单质的晶体中相邻两个原子核间距离的一半相邻两个原子核间距离的一半称为金属半径称为金属半径（metallic radius）。）。以以共价单键结合的两共价单键结合的两个相同个相同原子核间距的一原子核间距的一半称为共价半径半称为共价半径（covalent radius）。）。第五节第五节 元素性质的周期性变化规律元素性质的周期性变化规律H37He122Li156Be105B88C77N71O66F64Ne160Na186Mg160Al143Si117P111S104Cl99Ar191K231Ca197Sc161Ti145V132Cr125Mn124Fe124Co125Ni12

49、5Cu128Zn133Ga122Ge122As121Se117Br114Kr198Rb248Sr215Y181Zr160Nb143Mo136Tc136Ru133Rh132Pd138Ag144Cd149In163Sn141Sb141Te137I133Xe217Cs265Ba217Lu173Hf159Ta143W137Re137Os134Ir136Pt139Au144Hg160Ti170Pb175Bi155Po153At145Rn214La187Ce183Pr182Nd181Pm181Sm180Eu199Gd179Tb176Dy175Ho174Er173Tm173Yb194Lu172镧系元素元素的

50、原子半径元素的原子半径/pm元素基本性质的周期性变化规律元素基本性质的周期性变化规律-原子半径原子半径小小主族主族大大副族副族略增略增先略减再略增先略减再略增大大小小二、原子的电离能二、原子的电离能 电离能指气态原子在基态时失去电子变为气态阳离电离能指气态原子在基态时失去电子变为气态阳离子所需的能量。通常用子所需的能量。通常用1mol1mol气态原子失去电子变成阳离气态原子失去电子变成阳离子所需的能量。子所需的能量。Mg(g)-e-Mg+(g)I1=738kJmol-1Mg+(g)-e-Mg2+(g)I2=1451kJmol-1 一般：I 1 I2 I3 2.0为非金属为非金属增大增大减减小小