1、第九章,原 子 结 构和元素周期律,（Atomic Structure and Periodic law of Elements）,李尚德 22896567(办) 22896477（宿）,物质,分子,原子,化学键,堆积,原子核,核外电子,物质的化学变化一般只涉及核外电子运动状态的改变,原子结构主要是研究核外电子的运动状态及其排布规律,核外电子运动状态及特性,第一节,一.氢光谱和氢原子的Bohr理论,(一).原子结构的认识史,1. 古原子学说,2. Rutherford 有核原子模型,-粒子散射实验:,-粒子：,He+2,核外电子有怎样的状态呢？,连续光谱：白光通过棱镜分光得到没有明显分界线的光
2、谱。,1885年Balmer J是发现可见光区谱线的波长有简单的规律。,原子得到能量会发出单色光，经过棱镜分光得到线状光谱。,3. Bohr 理论：,(1). 能级假说：,定态：电子在轨道上运动时，不吸收也不辐射能量。,能级：轨道上电子有特定的能量值。,RH=2.1810-18J,n=1,2,3,Bohr N,+,量子化轨道,定态,能量具有确定值,基态,激发态,能量最低,n=1,n=2,n=3,量子化-表征微观粒子运动状态的某些物理量只能不连续的变化，称为量子化,E = - 2.1810-18 J,RH=2.1810-18J,n=1,2,3,主量子数,氢原子基态n=1能量,氢原子第一激发态n=
3、2能量,E = -(2.1810-18)/4 J,(2).能级间的跃迁,电子由一定态跃迁到另一定态时要吸收或放出能量,跃迁：,电子的能量由一个能级改变到另一个能级。,+,基态(n1),激发态(n2),+,基态(n1),激发态(n2),吸收能量,+,E = En2 - En1 =h,基态(n1),激发态(n2),吸收能量,+,E = En1 - En2 =- h,基态(n1),激发态(n2),放出能量, Bohr理论的成功之处：,运用了量子化的观点，可解释氢原子光谱。, Bohr理论的不足之处：,没有完全摆脱经典力学的束缚，无法解释多电子原子光谱。,（微观粒子的运动规律需用量子力学处理）,(二)
4、.电子的波粒二象性,1. Einstein 光子论学说,确立了光具有波粒二象性。,光具有波的性质，能量：,E=h,光具有粒子的性质，动量：,p=mc,Einstein方程式E=mc2 与 =c/,=h/mc,联系光的波动性和粒子性的关系式,2. de Broglie 关系式,= h/p = h/mv,de Broglie L,粒子性物理量 （p, m, v),波动性物理量（ ),Planck常数（h ),= 6.62610-34 Js,de Broglie关系式, 1927年戴维思(Davisson)和革末(Germer) 借鉴X衍射实验;,得到了电子衍射图，,证实了de Broglie 假设
5、。,电子衍射图的意义,电子具有波动性,明纹,暗纹,电子波是概率波,明纹,波强度大,电子出现概率大,暗纹,波强度小,电子出现概率小,例9-1（1）在1V电压下，电子的运动 速度为5.9105 ms-1 ，电子的质量为 9.110-31 kg，试计算电子波的波长。,解：,解：, = -,h,mv,例9-1（1）在1V电压下，电子的运动 速度为5.9105 ms-1 ，电子的质量为 9.110-31 kg，试计算电子波的波长。,解：, = -,h,mv,= ,6.62610-34,9.110-315.9105,例9-1（1）在1V电压下，电子的运动 速度为5.9105 ms-1 ，电子的质量为 9.
6、110-31 kg，试计算电子波的波长。,解：, = -,h,mv,= ,6.62610-34,9.110-315.9105,= 1.210-10(m),例9-1（1）在1V电压下，电子的运动 速度为5.9105 ms-1 ，电子的质量为 9.110-31 kg，试计算电子波的波长。,= 1200pm,例9-1（2）质量为1.010-8 kg的沙粒 以1.010-2ms-1的速度运动,波长是多少。,解：,例9-1（2）质量为1.010-8 kg的沙粒 以1.010-2ms-1的速度运动,波长是多少。,解：,= -,h,mv,例9-1（2）质量为1.010-8 kg的沙粒 以1.010-2ms-
7、1的速度运动,波长是多少？,解：,= -,h,mv,6.62610-34,1.010-81.010-2,= 6.610-24(m),=,说明:物质的质量愈大,波长愈小,= -,h,mv,de Broglie关系式,电子= 1.210-10 (m),沙粒= 6.610-24 (m),宏观物体的波长，小到难以测量，以致其波动性难以察觉，仅表现出,微观世界粒子质量小，其波长不可忽略而表现出,= 1200pm,粒子性,波动性,(三).测不准原理,宏观物体运动状态,可同时准确测定运动坐标和动量,有确定的运动轨道,微观粒子运动状态,无法同时准确测定运动坐标和动量,没有确定的运动轨道,Heisenberg
8、W,Heisenberg测不准关系式,x px h / 4,x 为x方向位置的测不准量,px 为x方向的动量测不准量,意义：具有波动性的粒子没有确定运动轨道，只能用其在空间某一微区域可能出现的几率大小来描述它的运动状态。,意义： 具有波动性的微观粒子没有确定运动轨道。,Heisenberg测不准关系式,x px h / 4,核外电子运动状态及特征,结论：微观电子运动不能同时准确测定其坐标和动量。, 微观粒子只能用其在空间某一微区域可能出现的几率大小来描述它的运动状态。,例9-2 电子在原子核附近运动的速度约为6106ms-1,原子半径约10-10m。若速度误差为1%，电子的位置误差x有多大？,
9、xh/4mv =,解：v = 6106ms-1 0.01,= 6104ms-1,6.626 10-34kgm2s-1,4 9.110-31kg6 10-4ms-1,=110-9m,x比原子半径大10倍，无精确的位置。,(四).氢原子的波函数,de Broglie关系式仅适用于无作用力下微观粒子的运动。,原子中核外电子要受到原子核和其它电子的作用， 核外电子的运动就不适用于de Broglie关系式。,薛定谔（Schrdinger)方程式,x、y、z 电子在空间的坐标,m 电子的质量,E 电子的总能量,V 电子的势能, 电子的波函数,粒子性,波动性,方程式的解,Schrdinger E,波函数绝
10、对值的平方2有明确的物理意义,波函数( )描述电子的运动状态，但没有明确的物理意义。,2表示在原子核外空间某点电子出现的概率密度。,薛定谔方程的解 波函数（）,即在该点处单位体积中电子出现的概率,以2对(r,)作图。,黑色深的地方表示电子的概率密度大，浅的地方概率密度小。,形象化表示电子概率密度的几何图形电子云。,通过解薛定谔方程式得到的每个合理解波函数，描述原子中一个电子的运动状态，又常称为原子轨道。,第一节小结：Borh 理论的基本要点，,核外电子运动的特性：,微粒二象性,统计性,能量量子化,微观粒子的运动遵循测不准原理，,电子的运动状态用波函数来描述。,量子数和原子轨道,第二节,H,He
11、+,Li2+,核外只有一个电子,可精确求解其Schrodinger方程, 把直角坐标换成极坐标,氢原子的波函数,一、量子数,r,( r,),P ( x, y, z ),z,x,y,直角坐标与球极坐标的关系,氢原子的波函数,0,P,r,( r,),P ( x, y, z ),z,x,y,P,直角坐标与球极坐标的关系,氢原子的波函数,O,( r,),量子数,引入三个取值一定的参数,薛定谔方程才有合理的解,n，l，m (r,),代表一个原子轨道,n,l,m,（电子的运动状态）,氢原子的波函数,氢原子的波函数,1、三个量子数的取值和物理意义,(1) 主量子数(n):,主量子数是描述电子层能量的高低次序
12、和离 核远近的参数；它的取值可为除零以外的正整数，例如 n=1,2,3,4等正整数。 主量子数(n) 1 2 3 4 5 6 电子层 K L M N O P ,氢原子的波函数,1、三个量子数的取值和物理意义,(2) 角量子数(l):,n值相同时,电子云形状不同,能量稍有差别(“亚层”)角量子数是描述原子轨道或电子云的不同形状；l 取值: n值确定后,l = 0,1,(n-1)的正整数； 角量子数(l) 0 1 2 3 4 5 亚层符号 s p d f g h ,氢原子的波函数,1、三个量子数的取值和物理意义,(3) 磁量子数(m):,l 值相同的电子,具有确定的电子云形状,但可以有不同的伸展方
13、向；磁量子数是描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向；m取值: - l0+ l 共(2l+1)个值。通常把n、l 以及m都确定的电子运动状态称为原子轨道。,1、三个量子数的取值和物理意义,n,l,m,物理意义,取值规律,决定电子离核的远近 和能量的高低(电子层数),1、2、3n,决定原子轨道形状 和能量的高低(能级或亚层),0、1、2、3(n-1) s、p、d、f,决定原子轨道在空 间的伸展方向,0、1、2l,主量子数,轨道角动 量量子数,磁量子数,氢原子的波函数,2、量子数组合与轨道数,n l m 同层轨道数(n2) 能级,1 0 0,1,1s (或1、0、0）,2 0 0,2s,1 0,2p
14、z *,4,1,2px ,2py,氢原子的波函数,2、量子数组合与轨道数,3 0 0,3s,1 0,3pz *,9,2 0,3dz2 *,3dxy ,3d(x2-y2),n l m 同层轨道数(n2) 能级,1,3px ,3py,1,3dxz,3dyz,2,氢原子的波函数,* 简并(等价)轨道:能量相同即能级相同,3、自旋角动量量子数（S), 表示电子自旋方向的量子数,氢原子的波函数,3、自旋角动量量子数（S), 表示电子自旋方向的量子数,取值：+ 、- （或和）,特点：与n、l、m无关,结论：,描述原子轨道： n、l、m,描述电子运动状态： n、l、m、 S,1,2,1,2,氢原子的波函数,
15、ns,ns： n、l = 0、m = 0 一个原子轨道,np,1,np：n、l = 1、m =,1,pX pZ pY,三个简并(原子)轨道,0,m 1 0 1,氢原子的波函数,nd,nd：n、l = 2、m =,2,1,0,1,2,m 2 1 0 1 2,五个简并（原子）轨道,dX2Y2,dYZ,dZ2,dXZ,dXY,氢原子的波函数,取值问题,n,l = 0、1、2、 n1,m = 0、1、 2、 l,合理的取值：,例：,n=1， l=0，m=0,n=2， l=0，m=0,n=2， l=1，m=0,n=2， l=2，m=0,氢原子的波函数,（2l+1)个值,n个值,下列各套量子数中哪些是不可
16、能存在的, 2、0、1、+ , 1、1、0、- , 4、0、0、- ,1,2,1,2,1,2,氢原子的波函数,用四个量子数表示2p1电子的运动状态,氢原子的波函数,用四个量子数表示2p1电子的运动状态, 2、1、0、+ ,1,2,氢原子的波函数,用四个量子数表示2p1电子的运动状态, 2、1、0、+ ；,1,2,(2、1、0、+ ),1,2,氢原子的波函数,氢原子的波函数,已知基态Na原子的价电子处于最外层 3S 亚层，试描述它的运动状态,3、0、0、1/2(或-1/2),解：最外层3S亚层的n=3，l=0 ，m=0,它的运动状态表示：,例9-3：（P175页）(2),二、原子轨道的角度分布,
17、角度波函数,Y l,m(,)随、方位角的变化作图,原子轨道角度分布图, n，l，m (r,)= R n,l (r) Y l,m(,),氢原子的波函数,(又称Y函数图),与l和m有关，表达电子在核外空间的取向。,角度分布图：角度波函数的图形，描绘Yl,m(,)值随方位角改变而变化的情况。 氢原子的一些波函数,s轨道的角度波函数是常数。离原子核(原点)距离相同的点函数值处处相等(a)，这些点形成球面，球面所在球体就是s轨道图形(b)。概率密度的角度部分Y2l,m图形也是一个球形(c)。,a,b,c,1、S 轨道角度分布图,氢原子的波函数,将Y(,)的大小和角度 , 的关系用图像表示 出来,就得到原
18、子轨道角度分布图. 例: pz 原子轨道的绘制. 由薛定谔方程可解得:,2、P 轨道角度分布图,将不同的 代入,可求得相应的Y(pz):,将所得曲线绕z轴旋转360, 所得图形就是pz原子轨道角度分布图。,1 0.866 0.5 0 -0.5 -0.866 -1,0 30 60 90 120 150 180,0.489 0.423 0.244 0 -0.244 -0.423 -0.489, () cos Y(pz),氢原子的波函数,氢原子的波函数,Ypz函数图,注意：反对称面为节面(值为0),图象呈现哑铃形;Y(pz)有正值或负值，但不是正负电荷;图象中的方向和正负对化学键形成有意义。,Pz,
19、Px,Py,原子轨道,电子云,P轨道的角度分布图,dxy,dxz,dyz,d x2y2,dz2,原子轨道,电子云,d轨道的角度分布示意图,原子轨道,图形形状,角度函数,2,电子云,Y l,m(,),Y l,m(,),图形较肥,图形较瘦,正负情况,有正负之分,均为正值,两者图形相似,|Y|1,|Y|2|Y|,Y20,氢原子的波函数,三、原子轨道的径向分布,n，l，m (r,) = R n,l (r) Y l,m(,),径向分布函数D(r)图,角度分布图,描述电子出现的 概率与 r 的关系,描述电子出现的概率 密度与方位角的关系,2,2,2,氢原子的波函数,1、R2n,l(r)图, 离核愈近，电子
20、云愈密，电子出现的概率密度愈大。, 离核愈远，电子云愈疏，电子出现的概率密度愈小。,氢原子R1s2 对 r 作图和1s电子云的对照,2、 径向分布函数（radial distribution function） 概率=概率密度体积。 距核r处的体积表示：半径r的球面与球面微厚度dr的积，4r2 dr。 概率 = R2n,l (r) 4r2 dr = D(r) dr 式中定义了径向分布函数D(r)： D(r) = R2n,l (r) 4r2,3、径向分布函数图,4、径向分布函数图的意义,1 2 3 4,D(r),r / a0,在基态氢原子中电子出现概率的极大值在r =a0(52.9pm)的球面上
21、。,氢原子的波函数,1 2 3 4,D(r),r / a0,在基态氢原子中电子出现概率的极大值在r =a0(52.9pm)的球面上。,dv,dr,r, 2随r的增加而减小,dv随r的增加而增加,在r =a0处D(r)最大,氢原子的波函数,概率 = 概率密度体积,1 2 3 4,D(r),r / a0,在原子核近旁电子出现的概率趋近于零。,dv,dr,r,概率密度最大,dv趋近于零,概率趋近于零,氢原子的波函数,不同状态(s、p、d等)电子的径向分布函数图的峰数不同。峰数有(nl )个,电子类型 峰数,ns电子 n,np电子 n -1,nd电子 n -2,氢原子的波函数,径向分布函数图的峰数,4
22、,8,12,16,20,24,0.4,0.8,28,32,36,40,4s,3d,D(r),r/a0,0,氢原子的波函数,E4SE3d,能级交错,电子组态和元素周期表,第三节,多电子原子的原子结构,Schrodinger方程,单电子原子,精确解,多电子原子,近似解,可近似应用于,结论,多电子原子的原子结构,多电子原子中，每个电子都各有其波函数i，具体形式取决于n,l,m。,多电子原子中的各个原子轨道角度分布图与氢原子相似。,多电子原子的能量等于各能级电子能 量的总和,一、多电子原子的能级,+,-,-,-,吸引,排斥,屏蔽作用,内层对外层电子,同层电子,外层对内层电子,强,弱,（可忽略）,多电子
23、原子的原子结构,一、多电子原子的能级,+,i,-,-,吸引,排斥,屏蔽作用,屏蔽常数,Z= Z - ,有效核电荷数,核电荷数,多电子原子的原子结构,屏蔽常数:表示其它电子所抵消掉的核电荷,-,一、多电子原子的能级,+,-,-,吸引,排斥,屏蔽作用,Z= Z - ,Ei = - 2.1810 -18 J,(Z -)2,n2,是指其余电子对电子 i 的总屏蔽常数,多电子原子的原子结构,i,-,一、多电子原子的能级,Ei = - 2.1810 -18 J,(Z -)2,n2,多电子原子的原子结构,当 Z愈大 E愈低(同轨道),当 n愈大 E愈高,当愈大 E愈高(起屏蔽作用的电子愈多),外层 =0、同
24、层 =0.35、1s间 =0.30 n-1层 =0.85、n-2层 =1.00,一、多电子原子的能级, n 相同，l 不同的能级顺序：,EnsEnpEndEnf, l 相同，n 不同的能级顺序：,EnsE(n+1)sE(n+2)sE(n+3)s,（钻穿作用）, 能级交错：,E3dE4s,多电子原子的原子结构,鲍林多电子原子的原子轨道近似能级顺序:,1s,2s,3s,4s,5s,6s,7s,2p,3p,4p,5p,6p,4f,3d,4d,5d,6d,5f,近似能级顺序,多电子原子的原子结构,徐光宪公式: n0.7l,二、核外电子排布的规律,(一) Pauli不相容原理：,在一个原子中不可能有四个
25、量子数完全 相同的两个电子存在。,推论: 在一个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子，每个电子层最多容纳的电子数=2n2,多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,(二) 能量最低原理：,当核外电子排布的结果能使整个原子的能 量最低，这个原子才是最稳定的基态原子,多电子原子的原子结构,1s,2s,3s,4s,5s,6s,7s,2p,3p,4p,5p,6p,4f,3d,4d,5d,6d,5f,22Ti的电子填充顺序：,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2,22Ti的电子排布式：,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2,1s,2s,3s,4s,5s,6
26、s,7s,2p,3p,4p,5p,6p,4f,3d,4d,5d,6d,5f,22Ti的电子排布式：,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 4s,2,2,1s,2s,3s,4s,5s,6s,7s,2p,3p,4p,5p,6p,4f,3d,4d,5d,6d,5f,24Cr的价层电子组态：,3d5 4s1,3d4 4s2,多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,（三 ）Hund规则：,在简并轨道中，电子尽可能分占不同的轨 道，且自旋平行。,例: 6 C,多电子原子的原子结构,（三 ）Hund规则：,在简并轨道中，电子尽可能分占不同的轨 道，且自旋平行。,例: 6 C,1s,2s,2p,
27、多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,（三 ）Hund规则：,在简并轨道中，电子尽可能分占不同的轨 道，且自旋平行。,例: 6 C,1s,2s,2p,多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,（三 ）Hund规则：,在简并轨道中，电子尽可能分占不同的轨 道，且自旋平行。,例: 7 N,多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,（三 ）Hund规则：,在简并轨道中，电子尽可能分占不同的轨 道，且自旋平行。,例: 7 N,1s,2s,2p,多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律, 简并轨道全充满（p6 、d10 、 f14 )、半充满(p3 、d5、 f7 )或全空 (p0
28、、d 0、f 0) 状态，其能量较低。,E(3d4 4s2) E(3d5 4s1),E(3d9 4s2) E(3d104s1),Cr(24),Cu(29),多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律, 核外电子排布式的书写(按电子层顺序),1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2,可简写为：Ar3d6 4s2,原子芯(atomic kernel),多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,26Fe:,原子芯：某原子的原子核及电子排布同某稀有气 体原子里的电子排布相同的那部分实体。, 核外电子排布式的书写(按电子层顺序),多电子原子的原子结构,二、核外电子排布的规律,注意:
29、离子的电子排布式的书写,Fe2+:Ar3d64s0 (失去4S上的的两个电子),Fe3+:Ar3d54s0(失去4S上的2个电子再失去3d上的1个电子),返回,多电子原子的原子结构,总结：核外电子排布的一般规律,Pauli不相容原理： 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方向相反的电子。 最低能量原理： 电子在核外排列应尽可能先排布在低能级轨道上. Hund规则： 电子将尽可能单独分占不同的等价轨道,且自旋方向平行。 Hund规则特例： 轨道处于全满、半满、全空时，原子较稳定。,例: 7 N,1s,2s,2p,多电子原子的原子结构,1s2,2s2,补充：核外电子运动的原子轨道图形示意图,2pX1,2
30、pY1,2pZ1,2pX1,2pY1,2pZ1,三、元素周期表,（一）能级组和元素周期,多电子原子的原子结构,鲍林多电子原子的原子轨道近似能级顺序:,能量与周期,1,2,3,4,5,6,1s,2s,2p,3s,3p,4s,4p,3d,5s,5p,4d,6s,6p,5d,4f,1S,2S,3P,4p 3d 4s,5p 4d 5s,6p 5d 4f 6s,能级组,一个轨道,原子轨道近似能级图,多电子原子的原子结构,徐光宪公式: n0.7l,表9-3 多电子原子能级组,原子能级由低到高依次为:(括号表示能级组),1s, (2s,2p),(3s,3p) ,(4s,3d,4p), (5s,4d,5p),
31、(6s,4f,5d,6p),周期与能级组,7个周期,13为短周期 47为长周期,（n + 0.7 l ),整数相同者为一个能级,7个能级,原子的电子组态与元素周期表,能级组与周期的关系,能级组,起止元素,元素个数,1s2,(二)、价层电子组态与族,16个族,主族(A族)：AA,副族(B族)：BB,主族价层电子组态的特点,最后一个电子填入ns或np亚层上,价层电子的总数等于族数,族(或B),例：31Al 价层电子构型3s23p1（A组）,原子的电子组态与元素周期表,零族或(A),副族价层电子组态的特点,最后一个电子填入(n1)d或(n2)f 亚层上,价层电子组态包括最外层、次外层和外数第三层。,
32、s1s2,d 1d 10,f 1f 14,原子的电子组态与周期表,副族价层电子组态的特点,最后一个电子填入(n1)d或(n2)f 亚层上,价层电子组态包括最外层、次外层和外数第三层。,族数与价层电子数的关系,原子的电子组态与周期表,(n-1)d电子已充满元素(B、B),族数 = ns电子数,48Cd : Kr 4d 10 5s 2,B 族,族数与价层电子数的关系,原子的电子组态与周期表,族数 = (n-1)d + ns电子数,(n-1)d电子未充满元素(B B),25Mn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2,B 族,(n-1)d电子已充满元素(B B),族数 = ns电子
33、数,族数与价层电子数的关系,原子的电子组态与周期表,价层电子构型: 3d5 4s2,(三) 元素分区,原子的电子组态与周期表,周期表中元素的分区,A,A,A,A,A,A,A,0,B,B,B,B,B,B,B,1,2,3,4,5,6,7,S区,d区,ds区,p区,f 区,镧系,锕系,ns12,(n-1)d19 ns12,(n-1)d10ns12,ns2 np16,(n-2)f 014 (n-1)d02ns2,（四)、过渡元素(transition element),原子的电子组态与周期表,A,A,A,A,A,A,A,0,B,B,B,B,B,B,B,1,2,3,4,5,6,7,S区,d区,ds区,p
34、区,f 区,镧系,锕系,过渡元素,周期表中元素的分区,元素性质的周期性变化规律,第四节,一、有效核电荷,Z=Z,例：Li原子 1s22s1,最外层1个电子，所受到的总屏蔽常数为: = 20.85 = 1.7,有效核电荷: Z = 31.7 = 1.3,原子的电子组态与周期表,有效核电荷呈周期性变化,每个周期从左到右, Z,从小到大,特点:,短周期增长明显,(2) 长周期增长较慢,(3) f 区元素几乎不增加,原子半径常以原子存在的不同形式来定义。,198pm, 360pm, 金属半径:, 范德华半径:,180pm,99pm,氯原子的共价半径,氯原子的范德华半径, 共价半径:,256pm,铜原子
35、半径,128pm,原子的电子组态与周期表,二 、原子半径,原子的电子组态与周期表,原子半径与原子结构的关系,(1) 有效核电荷数,r,(2) 电子层数,r ,(3) 电子间排斥力,屏蔽效应,r,决定原子半径大小的主要因素:,有效核电荷; 核外电子层数.,原子半径随原子序数增加呈周期性变化,特点:,(2) 长周期过渡元素, r 先缓慢缩小,后略增大,(1) 各周期主族从左到右, r 逐渐减少 (因),(3) 内过渡元素, r 变化不大,(4) 同一主族元素, r 递增(从上到下),(5) 稀有气体, r 突然增大(范德华半径),原子的电子组态与周期表,三、元素电负性,元素的电负性表示原子在分子中
36、吸引成键电子的能力大小。 元素的电负性越强，越容易获得电子，非金属性越强；电负性越小，越容易失去电子，金属性越强。,特点:,(1) 元素电负性呈周期性变化,Li 0.98,F 3.98,Rb 0.82,同一周期,电负性递增,同一主族,电负性递减,(2) 衡量元素,金属性(2.0以下),非金属性(2.0以上),原子的电子组态与周期表,本章要求,1、掌握下列基本概念,原子轨道、波函数、电子波(概率波)、概率密度、概率 电子云、屏蔽作用、钻穿能力、能级交错、简并轨道、 有效核电荷、原子半径、电负性,2、掌握四个量子数的物理意义及取值规律,3、掌握电子排布规律及其应用,4、了解原子轨道角度分布图与电子
37、云角度分布图的异同；径向分布函数图的意义和特征。,作业: （P193）,6、 7、 8、 11、 14,多电子原子的原子结构,补：几个概念,价电子层：是指价电子所在的亚层。 价电子：参加化学反应时能用于成键的电子。 价电子层构型：就是价电子层的电子排布式。 例如25Mn的价电子层构型为: 3d54s2。 注意:价电子层中的电子并非一定全是价电子. 例如47Ag的价电子层构型为: 4d105s1。 Ag的氧化值只有+1,+2,+3。,一、核外电子排布与周期表,109种元素,元素周期律,元素周期表,7个周期,16个族,5个区,3个短周期,4个长周期,8个主族,8个副族,原子的电子组态与元素周期表,
38、(二)、族与原子的电子组态,一、核外电子排布与周期表,原子的电子组态与周期表,族(B):,外层电子构型: (n1)d6-10 ns0、1、2,最后1个电子填在(n1)d亚层上属过渡元素,(四)、过渡元素(transition element),特点：,全为金属元素,（最外层只有12个电子）,有多种氧化态,（次外层d、f未充满电子）,一、核外电子排布与周期表,原子的电子组态与周期表,d区、ds区、及内过渡元素f区(镧系，锕系）,例:写出25号元素的电子填充式；电子排布式；价层电子组态；周期、族、区未成对电子数目。,解: 电子填充顺序,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5,;Ar
39、3d54s2,电子排布式,价层电子组态：3d5 4s2,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2,第四周期,d区B族,原子的电子组态与周期表,例:写出25号元素的电子填充式；电子排布式；价层电子组态；周期、族、区未成对电子数目。,解: 电子填充顺序,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5,;Ar3d54s2,电子排布式,价层电子组态：3d5 4s2,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2,第四周期,d区B族,原子的电子组态与周期表,元素周期表,A,A,A,A,A,A,A,0,B,B,B,B,B,B,B,B,1,2,3,4,5,6,7,S区,d区,ds区,p区,f 区,镧系,锕系,铬：24Cr原子,价层电子组态：,3d44s2,3d54s1,(二)、族与原子的电子组态,一、核外电子排布与周期表,零族元素:,稀有气体,最外层已填满,呈稳定结构,原子的电子组态与周期表,多电子原子的原子结构,每个电子层最多容纳的电子数 主量子数 n 1 2 3 4 电子层 K L M N 角量子数 l 0 1 2 3电子亚层 s p d f每个亚层中轨道数目每个亚层最多容纳电子数,2,8,18,2n2,1,3,5,7,2 6 10 14,量子数,电子层,电子亚层之间的关系:,
