无机化学原子结构与周期表b省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、第第6 6章章 原子结构与周期表原子结构与周期表(续续)n6.3多电子原子结构与元素周期律多电子原子结构与元素周期律n单单电子电子原子体系（原子体系（H,He+,Li2+,Be3+），），原子轨道原子轨道能量（能量（电子能量电子能量）E只由只由n决定：决定：En=(-Z2/n2)13.6eV(6.3)(1eV=1.6021892 10-19J.e-1=96.49kJ.mol-1;NA=6.0221367 1023mol-1)n多多电子电子原子体系原子体系，原子轨道原子轨道能量（能量（电子能量电子能量）E由由n和和l决定决定。10/10/中山大学无机化学第1页一、多电子原子中轨道能量一、多电子原

2、子中轨道能量(一一)屏蔽效应屏蔽效应(TheShieldingEffect)n电子电子：受核吸引：受核吸引E ；受其它电子排斥；受其它电子排斥E 中心势场模型中心势场模型：n多电子原子多电子原子中，其它电子对指定电子排斥作中，其它电子对指定电子排斥作用看作部分地抵消（或减弱）核电荷对该电用看作部分地抵消（或减弱）核电荷对该电子吸引，即子吸引，即其它电子起到了部分地屏蔽核电其它电子起到了部分地屏蔽核电荷对某电子吸引力荷对某电子吸引力，而，而该电子只受到该电子只受到“有效有效核电荷核电荷”Z*作用作用。nZ*=Z-（.）（：屏蔽常数：屏蔽常数，屏蔽作用屏蔽作用）10/10/中山大学无机化学第2页2

3、.屏蔽效应（续）屏蔽效应（续）nZ*与与n 和和l 相关相关n多电子原子中，原子轨道能量不但与多电子原子中，原子轨道能量不但与n相关，相关，而且与而且与l相关，记为相关，记为En,l:n En,l=(-Z*2/n2)13.6eV(6.)n2.屏蔽效应屏蔽效应n在在多电子原子中多电子原子中，被研究电子，被研究电子受受其它电子其它电子“屏蔽作用屏蔽作用”，能量升高能量升高。这。这种能量效应，称为种能量效应，称为“屏蔽效应屏蔽效应”。10/10/中山大学无机化学第3页2.屏蔽效应（续）屏蔽效应（续）n例：例：n不一样，不一样，l相同原子轨道相同原子轨道：1s2s3s4sE5sE6s 2p3p4p5p

4、E6p 3d4d5dE6d 4f E4s=-4.1eV.对对19K：E3d E4sn基态基态19K电子排布为电子排布为:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(4s1)n基态基态(Groundstate)最低能量态；其它能量态都称为最低能量态；其它能量态都称为“激发态激发态”（Excitedstate).10/10/中山大学无机化学第9页2.屏蔽效应（续）n例例2.计算计算21Sc原子原子4s电子和电子和3d电子能量。电子能量。（1）4s电子能量电子能量:n21Sc原子电子排布原子电子排布:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d1)(4s2)4s=(0.351+0.859+110

5、)=18.0 Z4s=Z-4s=21-18.0=3.0nE4s=-(Z4s 2/n2)13.6=-(3.02/42)13.6=-7.7eV10/10/中山大学无机化学第10页2.屏蔽效应（续）（1）3d 电子能量电子能量:n21Sc原子电子排布原子电子排布:(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d1)(4s2)3d=118=18.0 Z3d=Z-3d=21-18.0=3.0nE3d=-(Z3d 2/n2)13.6=-(3.02/32)13.6=-13.6eV E4s=-7.7eV.n对对21Sc：E3dE4s;nZ 21和和Z 13,E3d4p 4d 4f;n内层电子对其内层电子对其屏

6、蔽作用屏蔽作用：4s 4p 4d4f.电子能量电子能量:E4s E4p E4dE4f10/10/中山大学无机化学第14页电子云径向分布（函数）图电子云径向分布（函数）图n定义定义“径向分布函数径向分布函数”D(r)=4 r2R2n,l(r)n作图作图：D(r)r对画。对画。n峰峰数数=n l 节面数节面数=n l 110/10/中山大学无机化学第15页（二）钻穿效应（续）（二）钻穿效应（续）n多电子原子多电子原子(图右图右):钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应共存，共存，n,l 和和Z共同决定原子轨道能量共同决定原子轨道能量 En,l=-(Z-)2/n2 13.6eV(6.4)Ens Enp

7、 EndEnf单电子原子单电子原子(图左图左):无屏蔽效应无屏蔽效应，也就，也就无无所谓所谓钻穿效钻穿效应应，原子轨道能量只取决于，原子轨道能量只取决于 n 和和Z，与与l 无关无关:En=(-Z2/n2)13.6eV(6.3)Ens=Enp=End=Enf10/10/中山大学无机化学第16页（三）多电子原子（三）多电子原子原子轨道能量原子轨道能量L.Pauling综合考虑综合考虑钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应(n,l,Z)，并依据大量光并依据大量光谱试验数据，得谱试验数据，得原子轨道近似能级图原子轨道近似能级图(教材教材P.145图图7-15)10/10/中山大学无机化学第17页（三）

8、多电子原子原子轨道能量（三）多电子原子原子轨道能量(续续)1.l 相同，相同，n，则，则E（与与Z相比相比,n影响占优影响占优）E1s E2s E3sE4s E2p E3p E4pE5p E3d E4d E5dE6d E4f E5f 2.n 相同，相同，l，则，则E（钻穿作用钻穿作用）E3s E3p E3dE4s E4p E4dE4f10/10/中山大学无机化学第18页（三）多电子原子原子轨道能量（三）多电子原子原子轨道能量(续续)n3.n,l 均不相同均不相同，可出现，可出现“能量交织能量交织”（n,l竞争作用竞争作用前四个周期可用前四个周期可用Slater规则规则近似计算近似计算 及及E)

9、。10/10/中山大学无机化学第19页Pauling原子轨道近似能级图原子轨道近似能级图可视为核外可视为核外电子填充次序图电子填充次序图LinusPauling(19011994)1954NobelPriceinChemistry;1962NobelPeacePrice 10/10/中山大学无机化学第20页（三）多电子原子原子轨道能量（续）（三）多电子原子原子轨道能量（续）n北京大学北京大学徐光宪徐光宪教授指出：教授指出：n（1）多电子）多电子中性原子中性原子：（n+0.7l），则，则E。n并把并把（n+0.7l）整数位相同）整数位相同若干原子轨若干原子轨道列为道列为同一能级组同一能级组对应对

10、应同一周期同一周期。10/10/中山大学无机化学第21页（三）多电子原子原子轨道能量（续）（三）多电子原子原子轨道能量（续）n例：例：n原子轨道原子轨道（n+0.7l）能级组能级组（数）（数）所属周期所属周期n4s(n=4,l=0)4.0IV4n3d(n=3,l=2)4.4IV4n4p(n=4,l=1)4.7IV4n能级组能级组充满电子数充满电子数（状态数状态数）=对应周期所含对应周期所含元素数目元素数目n例例1：第：第IV能级组能级组n4s1(19K)4s23d104p6(36Kr)，第四面期，共，第四面期，共18个元素。个元素。10/10/中山大学无机化学第22页（三）多电子原子原子轨道能

11、量（续）（三）多电子原子原子轨道能量（续）n例例2：第：第VI能级组能级组n6s1(55Cs)6s24f145d106p6(86Rn)，第第6周期，共周期，共32个元素个元素n（2）多电子）多电子离子离子：（n+0.4l），则，则E。10/10/中山大学无机化学第23页二、多电子原子核外电子排布规则二、多电子原子核外电子排布规则n1.Pauli不相容原理不相容原理n2.能量最低原理能量最低原理n3.Hund规则规则n1.Pauli不相容原理不相容原理：(W.PaulisExclusionPrinciple)“同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有2个电子运动状态完全相同个电子运动状态完全相同

12、”。或说：或说：“同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有4个量子数完全相个量子数完全相同同2个电子同时存在个电子同时存在”。n即：在即：在n,l,m相同原子轨道中相同原子轨道中2个电子，其自旋状个电子，其自旋状态必定不一样态必定不一样:ms=+1/2,-1/2。10/10/中山大学无机化学第24页二、多电子原子核外电子排布规则二、多电子原子核外电子排布规则(续续)n2.能量最低原理能量最低原理(Thelowestenergyprincipl)n在不违反在不违反Pauli原理前提下，原理前提下，核外电子排布尽可能使整个原核外电子排布尽可能使整个原子能量最低子能量最低。n3.Hund规则规则(F

13、.HundsRule)电子在能量相同原子轨道（即电子在能量相同原子轨道（即“简并轨道简并轨道”）上分布，总）上分布，总是是尽可能分占不一样轨道且自旋平行尽可能分占不一样轨道且自旋平行。n例：例：25Mn1s22s22p63s23p63d 54s23d 5为为:3dxy13dxz13dyz13dx2-y213dz21n简并轨道简并轨道：能量相同若干原子轨道，即：能量相同若干原子轨道，即n,l 均相同原子轨均相同原子轨道。道。n洪特规则洪特规则可视为可视为“最低能量原理最低能量原理”补充补充。10/10/中山大学无机化学第25页二、多电子原子核外电子排布规则二、多电子原子核外电子排布规则(续续)n

14、另外，另外，量力力学量力力学还指出，还指出，简并轨道简并轨道全充满、全充满、半充半充满满或或全空全空状态能量较低，较稳定。状态能量较低，较稳定。n s2p6d10f14s1p3d 5f 7s0p0d 0f 0n例：例：24CrAr3d54s1n而不是而不是3d44s2n29CuAr3d104s1n而不是而不是3d 94s2n46Pd钯钯Kr4d 105s 0n而不是而不是4d 95s 110/10/中山大学无机化学第26页二、多电子原子核外电子排布规则二、多电子原子核外电子排布规则(续续)n各元素各元素基态电子排布基态电子排布（电子构型）必须（电子构型）必须由光谱试验结果确由光谱试验结果确定定

15、；n光谱试验结果证实多数元素原子基态电子构型符合上述光谱试验结果证实多数元素原子基态电子构型符合上述3项排布规则，但也有项排布规则，但也有例外例外：n41Nb铌铌Kr4d 45s1n而不是而不是4d 55s0n78Pt铂铂Xe4f 145d 96s1n而不是而不是4f 145d 106s0n也不是也不是4f 145d 86s2n这表明，这表明，上述核外电子排布规则仅是粗略、近似上述核外电子排布规则仅是粗略、近似，还不，还不够完善。最终电子构型，只能由光谱试验来确定。够完善。最终电子构型，只能由光谱试验来确定。10/10/中山大学无机化学第27页Sc-Zn基态电子排布基态电子排布10/10/中山

16、大学无机化学第28页三、原子结构与元素周期表关系三、原子结构与元素周期表关系n（一）元素周期律（一）元素周期律n元素单质及其化合物元素单质及其化合物性质伴随性质伴随原子序原子序数数（核电荷数）递增（核电荷数）递增而而展现展现周期性改变周期性改变。n原因：原因：原子结构原子结构发生发生周期性改变周期性改变（核核外电子排布外电子排布,尤其是尤其是价层电子构型价层电子构型发生周发生周期性改变）期性改变）。10/10/中山大学无机化学第29页 元素周期表元素周期表 （1986年年,IUPAC18族命名法）族命名法）10/10/中山大学无机化学第30页元素周期表元素周期表10/10/中山大学无机化学第3

17、1页（二）原子结构（二）原子结构与与元素周期表元素周期表关系关系n周期周期价层价层电子构型改变电子构型改变n短周期短周期ns1-2ns2np1-6（第（第1、2、3周期周期,n=1,2,3）n长周期长周期ns1-2ns2(n-1)d 1-10（第（第4、5周期周期,n=4,5）ns2(n-1)d 10np1-6n专长周期专长周期ns1-2ns2(n-2)f 1-14（第（第6、7周期周期,n=6,7）ns2(n-2)f 14(n-1)d 1-10np1-610/10/中山大学无机化学第32页（二）原子结构与元素周期表关系（二）原子结构与元素周期表关系(续续)n(二二)原子结构原子结构与与元素周

18、期表元素周期表关系关系（从（从”电子层结构电子层结构”角度讨论角度讨论）n1.电子层电子层,电子亚层和原子轨道电子亚层和原子轨道n电子层电子层：由：由n决定（决定（n相同全部原子轨相同全部原子轨道为同一电子道为同一电子层）层）n电子亚层电子亚层：由：由n和和l决定（决定（n,l都相同原都相同原子轨道为同一亚层）子轨道为同一亚层）n原子轨道原子轨道：由：由n,l,m决定。决定。10/10/中山大学无机化学第33页（二）原子结构与元素周期表关系（二）原子结构与元素周期表关系(续续)nn 12345电子层符号电子层符号KLMNO亚层符号亚层符号1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,4f5s

19、,5p,5d,5f原子轨道原子轨道(数数)11,31,3,51,3,5,71,3,5,7电子层电子层全充满电子数全充满电子数28183232注释注释：1.对同一对同一n值值,s轨道有轨道有1个个,p轨道有轨道有3个个,d轨道有轨道有5个个,f 轨道有轨道有7个个.2.因为因为能级次序能级次序关系，关系，从第从第4周期起电子才开始填充周期起电子才开始填充3d 轨道轨道，从第，从第5周期起周期起电子才开始填充电子才开始填充4d 轨道，从第轨道，从第6周期起电子才开始填充周期起电子才开始填充4f 轨道轨道10/10/中山大学无机化学第34页（二）原子结构与元素周期表关系（二）原子结构与元素周期表关系

20、(续续)n2.能量和能级组能量和能级组（从（从能量能量角度讨论）角度讨论）n同一亚层（同一亚层（n,l都相同）各原子轨道能量相同，称都相同）各原子轨道能量相同，称“简并轨道简并轨道”。n能量（亚层）能量（亚层）简简并并轨轨道道简并度简并度nns(n 1,l=0)(ns)非简并非简并nnp(n 2,l=1)npx,npy,npz 3nnd(n 3,l=2)ndxy,ndxz,ndyz,ndx2-y2,ndz2 5nnf (n 4,l=3)nfz3,nfxz2,nfyz2,nfxyz,nfz(x2-y2),nfx2-yz2,nfyz2-x2 7n能级组能级组：（n+0.7l）整数位相同若干原子轨道

21、）整数位相同若干原子轨道，组成，组成同一个能级组同一个能级组(能量组能量组)。10/10/中山大学无机化学第35页三、原子结构与元素周期间关系三、原子结构与元素周期间关系（续）n能量组序能量组序含有原子轨道含有原子轨道周期序周期序含有含有元素数目元素数目11s 1 2 22s2p 28 33s3p 3844s3d4p 41855s4d5p 51866s4f5d6p 63277s5f6d7p 7(未完）未完）n可见可见:能量组序能量组序=周期序周期序；n周期周期划分就是划分就是核外电子能级核外电子能级划分；划分；n各能级组容纳最高电子数各能级组容纳最高电子数=对应周期元素数目对应周期元素数目。1

22、0/10/中山大学无机化学第36页三、原子结构与元素周期间关系（续）三、原子结构与元素周期间关系（续）3.周期周期（从（从横向横向看元素周期表）看元素周期表）周期序周期序=能量组序能量组序=电子层数电子层数=最外电子层最外电子层n值值10/10/中山大学无机化学第37页三、原子结构与元素周期表关系（续）三、原子结构与元素周期表关系（续）4.族族（从（从纵向纵向看元素周期表）看元素周期表）（1）（IA-VIIA）主族元素族数）主族元素族数=该族元素原子最外层（该族元素原子最外层（ns+np）电子数）电子数=该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数例例:10/10/中山大学无机化学第38页三、原子结构

23、与元素周期间关系（续）三、原子结构与元素周期间关系（续）（2）副族元素：）副族元素：B-VB族族数族族数=(n 1)d+ns电子数电子数=该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数 例例:25MnVB3d54s2+7KMnO422TiIVB3d24s2+4TiO210/10/中山大学无机化学第39页三、原子结构与元素周期间关系（续）三、原子结构与元素周期间关系（续）nB-B族族族数族数=最外层（最外层（ns）电子数）电子数n与与A、A区分区分:(n 1)d 全充满全充满,即即(n 1)d10ns1-2.n例：例：29CuB3d104s1n80HgB5d106s2nVIII族较特殊族较特殊：(n-1)

24、d 6-10ns0-2n通常通常,该族元素最高氧化数该族元素最高氧化数rc10/10/中山大学无机化学第50页一、原子半径一、原子半径(续续)n（二）影响原了半径原因（二）影响原了半径原因n1.有效核电荷有效核电荷Z*，rn2.电子互斥作用电子互斥作用，rn3.电子构型电子构型；n4.最外层电子最外层电子主量子数主量子数:n,r10/10/中山大学无机化学第51页（三）原子半径递变规律：（三）原子半径递变规律：n必须指必须指同一类型同一类型（rc,rM,rv）原子半径改变。）原子半径改变。1.周期周期：左：左右：右：原子序数原子序数Z，r；Z*，使，使r;电子数目电子数目，电子互斥作用电子互斥

25、作用，使，使r 原因：原因：Z*和和电子互斥作用电子互斥作用相互制约相互制约,Z*占优势占优势.10/10/中山大学无机化学第52页（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n原子半径原子半径/pmnLiBeBCNOFNenrc123898877706664rv160nrM15211383nNaMgAlSiPSClArnrc15413612511711010499rv190nrM186160143.110/10/中山大学无机化学第53页（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n短周期短周期（第二、三周期）：（第二、三周期）：Z=1,Z*=1-=1-0.35=0.65,r

26、10pm.n长周期长周期（第四、五、六周期）（第四、五、六周期）:Z，增加，增加电子进入电子进入（n-1）d 轨道，它对最外层轨道，它对最外层（ns）电子屏蔽作用较大）电子屏蔽作用较大,=0.85，Z*=1-=0.15，Z*增加不多增加不多，r 5pm.10/10/中山大学无机化学第54页（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n镧系元素（镧系元素（57La-71Lu共共15个元素个元素)n锕系元系（锕系元系（89Ac锕锕-103Lr铹，铹，共共15个元素）个元素）：Z，增加电子增加电子进入进入(n-2)f（即即4f或或5f）轨道）轨道（故（故称称为为“内过渡元素内过渡元素”），）

27、，对最外层对最外层ns（6s或或7s）屏）屏蔽更完全（蔽更完全（1）,57LaXe4f05d16s2,58CeXe4f15d16s2,71LuXe4f145d16s2(教材教材p.149,表表7-6)n Z=1,Z*=1-0,Z*几乎无增加几乎无增加，r 1pm.rM:57La187.7pm,71Lu173.4pm 10/10/中山大学无机化学第55页（三）原子半径递变规律（三）原子半径递变规律(续续)n rM=（187.7pm-173.4pm）/（7157）1pm.（rM：57La187.7pm,71Lu173.4pm）n“镧系收缩镧系收缩”：(1)从从57La到到71Lu，Z，增加电子进入

28、增加电子进入4f 轨轨道，道，相邻两元素相邻两元素 Z=1,rM 1pm，很小；，很小；(2)但但整个镧系整个镧系共共15种元素种元素，总原子半径缩小总原子半径缩小值达值达14pm，十分显著！，十分显著！10/10/中山大学无机化学第56页（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规律（续）n“镧系收缩镧系收缩”影响：影响：n镧系之后镧系之后第六周期元素第六周期元素Hf、Ta、W原子原子与与同族同族第五周期元素第五周期元素原子半径相近，性质相同，难以分离。原子半径相近，性质相同，难以分离。IIIBIVBVBVIBrc/pm(Y)Zr160Nb142.9Mo136.2(LaLu)Hf156T

29、a143W137.0 10/10/中山大学无机化学第57页（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规律（续）钇元素钇元素(Y)原子半径落入原子半径落入La-Lu之间之间，成为，成为“稀稀土元素土元素”家族一员家族一员(共共17种元素种元素)：IIIB21Sc钪钪39Y钇钇57La-71Lu镧镧镥镥(镧系元素镧系元素)rM/pmY180.3,Eu198.3,Gd180.1;Y3+89.3,Ho3+89.4,Er3+88.1.中国稀土元素矿藏中国稀土元素矿藏已探明储量占全世界已探明储量占全世界60%以上以上。10/10/中山大学无机化学第58页（三）原子半径递变规律（续）（三）原子半径递变规

30、律（续）nLn系之后系之后同一副族电离能同一副族电离能（I1）：）：第五周期元素第五周期元素第六周期元素第六周期元素n例：例：n第第五五周期周期Ru7.364eVTc7.28eVn第第六六周期周期Os8.50eVRe7.87eV（1eV=96.484kJmol-1）n原因：原因：r 相近，但相近，但Z*RuOsTcZ*(n与与Z*竞争竞争)n（2）副族副族（B-B，B，B）n第四面期元素第四面期元素I210/10/中山大学无机化学第71页二、电离能（续）二、电离能（续）n由由各级电离能数据各级电离能数据比较，可认预言比较，可认预言各元素最稳各元素最稳定氧化态定氧化态:Na+1,Mg+2,Al+

31、3等。等。n电离能意义电离能意义代表元素代表元素气态气态原子（或离子）原子（或离子）失去电子难易程度失去电子难易程度，I，愈易失去电子，气态时，愈易失去电子，气态时金属性金属性。n（二）（二）影响电离能影响电离能大小大小原因原因n1.n相同，相同，Z*，则，则In2.原子半径原子半径r，则，则In3.电子层结构（电子层结构（价电子构型价电子构型）：）：全充满或半充全充满或半充满满电子构型稳定，使电子构型稳定，使I1 10/10/中山大学无机化学第72页（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律n1.同一周期同一周期:Z*和和r对对I影响趋向一致影响趋向一致。n左左右右:Z，Z*，r，I1n（1）

32、短周期（第一、二、三周期），）短周期（第一、二、三周期），I显著。显著。n长周期（第四长周期（第四-七周期），七周期），I不多，且较不规则。不多，且较不规则。n（2）价电子构型价电子构型n全充满全充满电子构型电子构型(ns2np6)稳定，使稳定，使I1 n半充满半充满电子构型电子构型(p3，d5、f7)也较稳定，使也较稳定，使I110/10/中山大学无机化学第73页1-20号元素第号元素第1电离能改变电离能改变10/10/中山大学无机化学第74页1-90号元素第号元素第1电离能改变电离能改变10/10/中山大学无机化学第75页（三）电离能递变规律（续）（三）电离能递变规律（续）10/10/中山

33、大学无机化学第76页第第3周期元素第周期元素第1-第第7电离能改变电离能改变10/10/中山大学无机化学第77页（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n电离能电离能与与价层电子结构价层电子结构关系关系:n例例1COnI1/eV11.2614.53413.618n价电子构型价电子构型2s22p22s22p32s22p4n例例2BeBnI1/eV9.3228.298n价电子构型价电子构型2s22s22p1n例例3MgAlnI1/eV7.6465.986n价电子构型价电子构型3s23s23p110/10/中山大学无机化学第78页（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n2.同一族同

34、一族n（1）同一主族）同一主族n自上而下自上而下:n，电子层数，电子层数，r，Z*（但（但影响弱于影响弱于r），In综合综合纵、横纵、横2个方面个方面I1改变，周期表中：改变，周期表中：nI1最小最小元素是元素是Cs（铯）（铯）I1=3.89eVn I1最大最大元素是元素是HeI1=24.587eV10/10/中山大学无机化学第79页（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)n（2）同一副族）同一副族nB规律规律同主族同主族(r，I1)，n即即I1Sc6.54eVnnY6.38eVnnLa5.58eV10/10/中山大学无机化学第80页（三）电离能递变规律（三）电离能递变规律(续续)nB

35、-B，B，B：nI1:第四面期n n 第五周期n n 第六周期n第四面期-第五周期:二者r 和Z*竞争，I1相近。n第五周期-第六周期:第六周期元素受镧系收缩影响，二者r相近，Z*，I1。10/10/中山大学无机化学第81页三、电子亲合能（三、电子亲合能（ElectronAffinity）E或或EAn（一）（一）电子亲合能电子亲合能定义定义元素元素气态、中性气态、中性原子在原子在基态基态时时取得一个取得一个电子电子形成形成-1价气态、基态阴离子价气态、基态阴离子过程所释过程所释出能量出能量相反数相反数，称为该元素，称为该元素第一电子亲合第一电子亲合能能(EA1);结合第结合第2、第、第3个电子

36、个电子，称第二、，称第二、第三电子亲合能第三电子亲合能(EA2、EA3)10/10/中山大学无机化学第82页（一）电子亲合能定义（一）电子亲合能定义(续续)n例例1.Cl(g)+eCl-(g)H=-349kJ.mol-1n3s23p53s23p6n(基态基态)(基态基态)n定义定义EA1=-Hn EA1(Cl)=+349kJ.mol-110/10/中山大学无机化学第83页（一）电子亲合能定义（续（一）电子亲合能定义（续)n例例2.O(g)+eO-(g)H1=-141kJ.mol-1n2s22p42s22p5n(基态基态)(基态基态)nEA1(O)=-H1=+141kJ.mol-1nO-(g)+

37、eO2-(g)H2=+780kJ.mol-1n2s22p52s22p6n(基态基态)(基态基态)n EA2(O)=-H2=-780kJ.mol-1n通常，通常，EA10（H1 0,放热）放热）nEA20,吸热）吸热）表明表明O2-、S2-等在等在气气态态都都不稳定不稳定，在，在晶体晶体或或溶液溶液中才会中才会稳定稳定存在。存在。10/10/中山大学无机化学第84页（一）电子亲合能定义（续）（一）电子亲合能定义（续）n电子亲合能意义：电子亲合能意义：EA(H 0,放热放热)，元素，元素气态气态原子原子生生成气态成气态负离子负离子倾向倾向。n金属元素金属元素EA1 0,吸热吸热)，表明，表明它们它

38、们不易形成不易形成稳定稳定负离子负离子。10/10/中山大学无机化学第85页（二）电子亲合能改变规律（二）电子亲合能改变规律n与电离能改变规律基本一致与电离能改变规律基本一致:n元素元素I1，EA1n不过，不过，A-A族族:nEA1：第：第二二周期元素周期元素 Z*，Xn同一副族：同一副族：n规律性差（规律性差（r,Z*和和价电子构型价电子构型3种原因相互制约种原因相互制约）n周期表中：周期表中：n电负性最大电负性最大元素：元素：F（非金属性最强）（非金属性最强）n电负性最小电负性最小元素：元素：Cs铯（金属性最强）铯（金属性最强）n金属金属元素电负性元素电负性X 2.010/10/中山大学无

39、机化学第91页周期表周期表:元素电负性元素电负性10/10/中山大学无机化学第92页（三）电负性改变规律（三）电负性改变规律(续续)n3.离子离子也有电负性，且也有电负性，且氧化态氧化态，Xn例：电负性例：电负性Cu+1.9;Cu2+2.0;nFe2+1.8;Fe3+1.9n4.电负性差电负性差与与成键性质成键性质:nX 1.7，形成离子键；，形成离子键；nX 1.7nH-Cl（极性）共价键（极性）共价键 X 2.20,3.16X 1.7nCl-Cl（非极性）共价键（非极性）共价键 X 3.16,3.16X=01.710/10/中山大学无机化学第94页周期表元素性质改变规律性周期表元素性质改变

40、规律性10/10/中山大学无机化学第95页周期表周期表金属元素、非金属元素分布金属元素、非金属元素分布10/10/中山大学无机化学第96页本本 章章 小小 结结一一.4个量子数个量子数n、l、m、mS取值及物理意义：取值及物理意义：n=1,2,3,4,5,6,或或7.nl=0,1,(n-1)共共n个值个值(对每个对每个n值值)nm=0,1,l共共(2 l+1)个值个值（对每个（对每个l 值）值）nmS=1/2（对每组合理（对每组合理n、l、m值）值）10/10/中山大学无机化学第97页本本章章小小结结(续续)n二二.与波函数相关图形与波函数相关图形n1.波函数波函数n,l,m(r,):n角度分

41、布图角度分布图Yl,m(,),n径向部分图形径向部分图形Rn,l (r)r10/10/中山大学无机化学第98页 本本章章小小结结(续续)2.电子云电子云|2n角度分布图角度分布图 Y2l,m(,),n径向密度分布图径向密度分布图R2n,l (r)rn空间分布图空间分布图综合综合、|2 r,n径向分布函数图径向分布函数图D(r)-r D(r)=4 r2R2n,l(r)(钻穿效应钻穿效应原子轨道能级高低原子轨道能级高低)(见下）见下）n等密度面图等密度面图n界面图界面图n重点重点：波函数角度分布图波函数角度分布图和和电子云径向分布函数图电子云径向分布函数图10/10/中山大学无机化学第99页 本本

42、章章小小结结(续续)n三三.原子轨道能级原子轨道能级E n,lnn,l,m(r,)E n,ln1.单电子原子单电子原子（H，He+）只由）只由n决定原决定原子轨道能级：子轨道能级：E4s =E4p =E4d =E4f10/10/中山大学无机化学第100页 本本章章小小结结(续续)n2.多电子原子多电子原子钻穿效应钻穿效应和和屏蔽效应屏蔽效应共存，共存，n、l、z 共同决定原子轨道能级共同决定原子轨道能级:n(1)l 相同，相同，n，则则E n E1s E2s E3sn E2p E3p E4pn E3d E4d E5dn E4f E5f n(2)n 相同相同，l ，则则E n E4s E4p E

43、4d E4f10/10/中山大学无机化学第101页 本本章章小小结结(续续)n(3)n、l 均不相同：可能出现均不相同：可能出现“能级交织能级交织”.nn、l、z 综合作用。前综合作用。前4个周期可用个周期可用Slater规则规则计计算算屏蔽常数屏蔽常数 E：n E=-(Z-)2/n2n得得:E4s E3d E4p n（z=14-20，Si-Ca）n徐光宪规则：徐光宪规则：n 多电子原子：多电子原子：(n+0.7 l)，E ；n 多电子离子：多电子离子：(n+0.4 l)，E 10/10/中山大学无机化学第102页 本本章章小小结结(续续)n四四.核外电子排布规则核外电子排布规则n1W.Pau

44、lisExclusionPrinciple：同一原子中，不可能有同一原子中，不可能有4个量子起完全相同个量子起完全相同2个电个电子同时存在。子同时存在。n2最低能量原理（最低能量原理（不违反不违反Pauli原理前提下）。原理前提下）。n3F.HuandsRule电子在能量简并原子轨道上尽可能占不一样轨道电子在能量简并原子轨道上尽可能占不一样轨道且自旋平衡。且自旋平衡。n量子力学补充量子力学补充：充满、半充满、全空轨道较稳定。：充满、半充满、全空轨道较稳定。10/10/中山大学无机化学第103页 本本章章小小结结(续续)n五五.原子结构与元素周期系关系：原子结构与元素周期系关系：n1元素周期律元

45、素周期律n2.周期周期n周期序周期序=能级组序能级组序=电子层数电子层数=最外层电子最外层电子n值值n 1 1 1 1n 2 2 2 2n 3 3 3 3n n 能级组序能级组序=(n+0.7l)整数部分整数部分10/10/中山大学无机化学第104页 本本章章小小结结(续续)n3.族族:n(1)主族元素主族元素:主族族数主族族数=最外层最外层(ns+np)电子数电子数=该元素该元素最高氧化数最高氧化数nNVA55nPbIVA4410/10/中山大学无机化学第105页 本本章章小小结结(续续)n(2)副族元素：副族元素：BB族数族数=(n-1)d+ns电子数电子数=该元素最高氧化数该元素最高氧化

46、数n25MnVB3d54s277KMnO4n22TiIB3d24s2 44TiO2B-B族数族数=最外层最外层ns电子数电子数n29CuIB3d10 4s1n30ZnB3d10 4s2族族(n-1)d 6-10ns0210/10/中山大学无机化学第106页 本本章章小小结结(续续)n4原子结构与元素性质关系：原子结构与元素性质关系：n原子半径原子半径rn电离能电离能In电子亲合能电子亲合能EAn电负性电负性X10/10/中山大学无机化学第107页第第6章章作作业业n教材教材p.161-162:n4,6,11,13,15,16,18,19,22n思索思索(不写书面作业不写书面作业):n1,3,5,1210/10/中山大学无机化学第108页