物理原子結(jié)構(gòu)

1、構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì) 構(gòu)成原子構(gòu)成原子 的粒子的粒子 電子電子 原子核原子核 質(zhì)子質(zhì)子中子中子 電性及電性及 電量電量 1個單位個單位 負(fù)電荷負(fù)電荷 1個單位個單位 正電荷正電荷 不帶電不帶電 質(zhì)量質(zhì)量/kg9.10910-311.67310-271.67510-27 相對質(zhì)量相對質(zhì)量1/8361.0071.008 7-1 道爾頓原子論道爾頓原子論 1803年年9月月6日，道爾頓在筆記中寫下原子日，道爾頓在筆記中寫下原子 論的要點(diǎn)：論的要點(diǎn)：原子是組成化學(xué)元素的、非常微小原子是組成化學(xué)元素的、非常微小 的、不可再分割的物質(zhì)微粒。的、不可再分割的物質(zhì)微粒。在化學(xué)反應(yīng)中原在

2、化學(xué)反應(yīng)中原 子保持其本來的性質(zhì)。子保持其本來的性質(zhì)。 氧氫氮碳 磷硫鉀鋇 水一氧化氮二氧化硫甲烷 氫氧化鉀碳酸鋇 道爾頓原子模型道爾頓原子模型 突破口突破口-電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn) 1897年，英國人克魯克斯用陰極射線管在年，英國人克魯克斯用陰極射線管在 進(jìn)行低氣壓導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)陽極上出現(xiàn)了進(jìn)行低氣壓導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)陽極上出現(xiàn)了 熒光。說明在電場作用下，陰極上產(chǎn)生了一種看熒光。說明在電場作用下，陰極上產(chǎn)生了一種看 不見的東西，稱之為陰極射線。不見的東西，稱之為陰極射線。 1897年，英國物理學(xué)家湯姆生年，英國物理學(xué)家湯姆生，測定了這種測定了這種 帶電粒子的電荷帶電粒子的電荷(e)和質(zhì)

3、量和質(zhì)量(m)之比，簡稱之比，簡稱荷質(zhì)比荷質(zhì)比 (e/m)。他發(fā)現(xiàn)無論任何氣體，也不論任何材料做他發(fā)現(xiàn)無論任何氣體，也不論任何材料做 成的陰極，所產(chǎn)生粒子的成的陰極，所產(chǎn)生粒子的e/m均相同。均相同。 兩年后又分別測定了這種粒子的質(zhì)量和電荷。兩年后又分別測定了這種粒子的質(zhì)量和電荷。 隨后人們還發(fā)現(xiàn)用許多其它的方法都可以產(chǎn)生電子隨后人們還發(fā)現(xiàn)用許多其它的方法都可以產(chǎn)生電子 證明電子普遍存在于原子之中。證明電子普遍存在于原子之中。 圖圖1 11 1 湯姆生實(shí)驗(yàn)裝置簡圖湯姆生實(shí)驗(yàn)裝置簡圖 A A、B.B.陽極陽極 C.C.陰極陰極 D D、E.E.電極電極 K.K.熒光屏熒光屏 湯姆生原子模型湯姆生

4、原子模型 7-2盧瑟福盧瑟福原子論原子論 1911年，盧瑟福用年，盧瑟福用粒子射線粒子射線(He2+)轟擊金箔時轟擊金箔時 發(fā)現(xiàn)，多數(shù)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)粒子暢通無阻，只有少數(shù)粒子暢通無阻，只有少數(shù)粒子在前進(jìn)粒子在前進(jìn) 中像遇到了不可穿透的壁壘一樣，被折射和反彈回來。中像遇到了不可穿透的壁壘一樣，被折射和反彈回來。 圖圖12 粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖 通過測定和計(jì)算，他指出：原子中存在一個通過測定和計(jì)算，他指出：原子中存在一個 幾乎集中了原子全部幾乎集中了原子全部(99.9%以上以上)質(zhì)量，而大小僅為質(zhì)量，而大小僅為 原子原子1/1012的帶正電荷的粒子，將其稱為的帶正電荷的粒子，將其稱為原

5、子的核原子的核。 電子像行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣繞原子核運(yùn)動，電子像行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣繞原子核運(yùn)動， 這就是大家悉知的原子結(jié)構(gòu)的這就是大家悉知的原子結(jié)構(gòu)的“行星式模型行星式模型”。 這個模型已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的象征。這個模型已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的象征。 盧瑟福原子模型盧瑟福原子模型 正電荷粒子正電荷粒子-質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，被轟擊的原子中還盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，被轟擊的原子中還 可能跑出帶正電荷的粒子，經(jīng)過測定和計(jì)算，這種可能跑出帶正電荷的粒子，經(jīng)過測定和計(jì)算，這種 粒子所帶的電量和質(zhì)量也都與原子種類無關(guān)，而粒子所帶的電量和質(zhì)量也都與原子種類無關(guān)，而 電量正好等于電量正好等于1

6、個電子電量的正值，盧瑟福將其命個電子電量的正值，盧瑟福將其命 名為名為質(zhì)子。質(zhì)子。 7-3 玻爾理論玻爾理論 1859年，德國海德堡大學(xué)的年，德國海德堡大學(xué)的基爾霍夫基爾霍夫和和本生本生 發(fā)明了光譜儀，奠定了光譜學(xué)的基礎(chǔ)，使光譜分析發(fā)明了光譜儀，奠定了光譜學(xué)的基礎(chǔ)，使光譜分析 成為認(rèn)識物質(zhì)和鑒定元素的重要手段。成為認(rèn)識物質(zhì)和鑒定元素的重要手段。 紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫 （從上到下）氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜（從上到下）氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜 從紅到紫，譜線的波長間隔越來越小。從紅到紫，譜線的波長間隔越來越小。n5的的 譜線密得用肉眼幾乎難以區(qū)分。譜線密得用肉眼幾乎難

7、以區(qū)分。1883年巴爾麥發(fā)現(xiàn)年巴爾麥發(fā)現(xiàn) 譜線波長譜線波長 與編號與編號n之間存在如下經(jīng)驗(yàn)方程：之間存在如下經(jīng)驗(yàn)方程： 4 00.3646 2 2 n n R = 1.09677107m-1稱為里德堡常數(shù)稱為里德堡常數(shù)。 22 1 2 1 n cR c 后來里德堡把巴爾麥的經(jīng)驗(yàn)方程改寫成如下形式：后來里德堡把巴爾麥的經(jīng)驗(yàn)方程改寫成如下形式： 氫的紅外光譜和紫外光譜的譜線也符合里德堡氫的紅外光譜和紫外光譜的譜線也符合里德堡 方程，只需將方程，只需將1/22改為改為1/n12, n1=1，2，3，4；而把而把 后一個后一個n改寫成改寫成n2=n1+1, n1+2， 即可。即可。 2 2 2 1 1

8、1 nn cR c 當(dāng)當(dāng)n1=1，得到氫的紫外光譜，稱為得到氫的紫外光譜，稱為來曼系來曼系； 當(dāng)當(dāng)n1=2，得到氫的可見光譜，稱為，得到氫的可見光譜，稱為巴爾麥系；巴爾麥系； 當(dāng)當(dāng)n1=3，得到氫的紅外光譜，稱為得到氫的紅外光譜，稱為帕遜系。帕遜系。 氫原子光譜與氫原子能級氫原子光譜與氫原子能級 Balmer系系 Lyman系系 Paschen系系 Brackett系系 量子理論的提出量子理論的提出 1900年，普朗克在研究黑體輻射時提出：輻射年，普朗克在研究黑體輻射時提出：輻射 能的吸收或發(fā)射是不連續(xù)的，是最小能量單位量子能的吸收或發(fā)射是不連續(xù)的，是最小能量單位量子 (以光的形式傳播時，其最

9、小能量單位稱以光的形式傳播時，其最小能量單位稱光量子光量子也叫也叫 光子光子)一小份、一小份整數(shù)倍作跳躍式的增或減，一小份、一小份整數(shù)倍作跳躍式的增或減， 這種過程叫做能量的量子化。這種過程叫做能量的量子化。 量子的能量量子的能量E與頻率與頻率的關(guān)系：的關(guān)系： h為普朗克常數(shù)為普朗克常數(shù)(6.62610-34Js) n =1,2,3,4等正整數(shù)。等正整數(shù)。 nhE 1905年，愛因斯坦在研究光電作用時推廣了年，愛因斯坦在研究光電作用時推廣了 量子論，認(rèn)為不僅是吸收或輻射時能量是量子化量子論，認(rèn)為不僅是吸收或輻射時能量是量子化 的，而且光在傳播時也是量子化的，最小的能量的，而且光在傳播時也是量子

10、化的，最小的能量 是一個光量子，不能再拆分。是一個光量子，不能再拆分。 一個光量子的能量是：一個光量子的能量是： hE c E P h P 1913年，丹麥物理學(xué)家年，丹麥物理學(xué)家玻爾玻爾在總結(jié)當(dāng)時最新在總結(jié)當(dāng)時最新 的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)：普朗克黑體輻射和量子概念、的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)：普朗克黑體輻射和量子概念、 愛因斯坦光子論、愛因斯坦光子論、盧瑟福盧瑟福原子帶核模型原子帶核模型 上述三者的基礎(chǔ)上建立了氫原子核外電子運(yùn)動上述三者的基礎(chǔ)上建立了氫原子核外電子運(yùn)動 模型，解釋了氫原子光譜，后人稱為模型，解釋了氫原子光譜，后人稱為玻爾理論玻爾理論。 玻爾原子模型玻爾原子模型 1.行星模型假設(shè)行星模型假設(shè) 假定氫原

11、子核外電子假定氫原子核外電子 是處在一定的線性軌道上是處在一定的線性軌道上 繞核運(yùn)行的，正如太陽系繞核運(yùn)行的，正如太陽系 的行星繞太陽運(yùn)行一樣。的行星繞太陽運(yùn)行一樣。 在一定軌道上運(yùn)動的電子有一在一定軌道上運(yùn)動的電子有一 定的能量，此能量是不連續(xù)的分立值，即定的能量，此能量是不連續(xù)的分立值，即量子化量子化的。的。 )( 6 .13 2 eV n E )( 10179. 2 E 2 18 J n J1eV 19 106 . 1 當(dāng)當(dāng)n1時，就是時，就是基態(tài)基態(tài)電子能量；電子能量； 當(dāng)當(dāng)n 1時，就是時，就是激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)電子能量。電子能量。 4.躍遷規(guī)則：躍遷規(guī)則：電子在不同激發(fā)態(tài)軌道上躍遷回到電

12、子在不同激發(fā)態(tài)軌道上躍遷回到 較低能級軌道時，放出一定波長的較低能級軌道時，放出一定波長的 能量從而能量從而產(chǎn)生吸收光譜。產(chǎn)生吸收光譜。 12 EEhv h EE v 12 其能量為：其能量為： 基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) H H 固定軌道固定軌道 E=E4-E2= h2 E=E3-E2= h1 氫原子模型氫原子模型 eVE 2 2 2 6 .13 eVE 2 3 3 6 .13 eVE6 .13 1 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) eVE 2 4 4 6 .13 氫原子光譜與氫原子結(jié)構(gòu)示意圖氫原子光譜與氫原子結(jié)構(gòu)示意圖 當(dāng)電子分別從當(dāng)電子分別從n=3，4，5，6，7較高能級的較高能級的 軌道躍遷到軌

13、道躍遷到n=2較低能級的軌道時，分別計(jì)算出較低能級的軌道時，分別計(jì)算出 它們在可見光區(qū)的波長為：它們在可見光區(qū)的波長為：656.5nm，486.1nm， 434.0nm，410.2nm，397.0nm。依次對應(yīng)依次對應(yīng)Balmer 線系的線系的紅色紅色H、 藍(lán)綠色藍(lán)綠色H、藍(lán)色藍(lán)色H、紫色紫色H 紫色 紫色H 五根譜線。五根譜線。 盡管玻爾理論已被新量子論所代替，玻爾的盡管玻爾理論已被新量子論所代替，玻爾的 科學(xué)思想?yún)s永遠(yuǎn)值得我們學(xué)習(xí)，而且，玻爾理論科學(xué)思想?yún)s永遠(yuǎn)值得我們學(xué)習(xí)，而且，玻爾理論 中的核心概念中的核心概念定態(tài)、激發(fā)態(tài)、躍遷、能級定態(tài)、激發(fā)態(tài)、躍遷、能級等等 并沒有被完全拋棄，而被新

14、量子力學(xué)繼承發(fā)展，并沒有被完全拋棄，而被新量子力學(xué)繼承發(fā)展， 甚至甚至“軌道軌道”的概念，量子力學(xué)賦予了新的內(nèi)涵。的概念，量子力學(xué)賦予了新的內(nèi)涵。 7-4 原子的量子力學(xué)模型原子的量子力學(xué)模型 一、一、 建立模型的兩個基礎(chǔ)建立模型的兩個基礎(chǔ) a. 物質(zhì)波的提出物質(zhì)波的提出: 法國物理學(xué)家德布羅意提出法國物理學(xué)家德布羅意提出:實(shí)物粒子有實(shí)物粒子有 波粒二象性波粒二象性 mv h p h 有波長和頻率有波長和頻率 2 mcE c E mc mvp hh c E mv h p h 電子衍射實(shí)驗(yàn)電子衍射實(shí)驗(yàn) 戴維遜和革爾麥在紐約貝爾實(shí)驗(yàn)室得到電子衍戴維遜和革爾麥在紐約貝爾實(shí)驗(yàn)室得到電子衍 射圖片，證實(shí)

15、了電子具有波動性。射圖片，證實(shí)了電子具有波動性。 b. 測不準(zhǔn)原理測不準(zhǔn)原理: 德國物理學(xué)家德國物理學(xué)家Heisenbery提出提出 測不準(zhǔn)關(guān)系式：測不準(zhǔn)關(guān)系式： m h x h Px 44 或 x粒子的位置不確定量粒子的位置不確定量 粒子的粒子的運(yùn)動速度運(yùn)動速度不確定量不確定量 Heisenberg(German physicist, 1901-1971) 結(jié)論：無法同時準(zhǔn)確地測出某一瞬間電子運(yùn)動的結(jié)論：無法同時準(zhǔn)確地測出某一瞬間電子運(yùn)動的 速度與位置。速度與位置。 意義意義: (1)否定了玻爾模型否定了玻爾模型 (2)證明了電子的波粒二象性證明了電子的波粒二象性,認(rèn)識了微觀世界；認(rèn)識了微觀

16、世界； (3)提出了研究電子運(yùn)動規(guī)律只能用統(tǒng)計(jì)方法提出了研究電子運(yùn)動規(guī)律只能用統(tǒng)計(jì)方法 得出其電子幾率的判斷。得出其電子幾率的判斷。 二、二、 微粒波動方程式微粒波動方程式:(薛定鄂方程薛定鄂方程) 用以描述微觀粒子定性運(yùn)動狀態(tài)用以描述微觀粒子定性運(yùn)動狀態(tài) 0)( 8 2 2 2 2 2 2 2 2 VE h m zyx 波函數(shù)，描述原子核外電子運(yùn)動波函數(shù)，描述原子核外電子運(yùn)動 狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式；狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式； E軌道能量（動能與勢能總和）軌道能量（動能與勢能總和） V勢能勢能 m微粒質(zhì)量微粒質(zhì)量 h普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) x,y,z為微粒的空間坐標(biāo)為微粒的空間坐標(biāo) (x,y,z)波函數(shù)波函

17、數(shù) m, E, V (反映電子的粒子性反映電子的粒子性) (反映電子的波動性反映電子的波動性 ) 解薛定諤方程可同時得到解薛定諤方程可同時得到和和E。 1. | |2: :表示在原子核外空間某點(diǎn)處電子出現(xiàn)的概表示在原子核外空間某點(diǎn)處電子出現(xiàn)的概 率密度率密度, ,即在該點(diǎn)處單位體積中電子出現(xiàn)的概率。即在該點(diǎn)處單位體積中電子出現(xiàn)的概率。 2.電子云電子云: 概率密度的幾何圖形。概率密度的幾何圖形。 3.原子軌道原子軌道: 描述原子中單個電子運(yùn)動狀態(tài)的波函數(shù)描述原子中單個電子運(yùn)動狀態(tài)的波函數(shù)。 注：注：原子軌道僅僅是波函數(shù)的代名詞，絕無經(jīng)典原子軌道僅僅是波函數(shù)的代名詞，絕無經(jīng)典 力學(xué)中的軌道含義。

18、嚴(yán)格地說原子軌道在空間是力學(xué)中的軌道含義。嚴(yán)格地說原子軌道在空間是 無限擴(kuò)展的，但一般把無限擴(kuò)展的，但一般把電子出現(xiàn)概率在電子出現(xiàn)概率在99%的空的空 間區(qū)域的界面間區(qū)域的界面作為原子軌道的大小作為原子軌道的大小。 合理的波函數(shù)合理的波函數(shù)必須滿足一些整數(shù)條件，這必須滿足一些整數(shù)條件，這 些整數(shù)條件分別是些整數(shù)條件分別是n、l、m，稱為量子數(shù)，稱為量子數(shù)， n、 l 和和 m 這三個量子數(shù)的取值一定時，就確定了這三個量子數(shù)的取值一定時，就確定了 一個原子軌道，即波函數(shù)一個原子軌道，即波函數(shù)n,l,m。 三、四個量子數(shù)三、四個量子數(shù) 1. 主量子數(shù)主量子數(shù) n 常用符號：常用符號： K, L,

19、M, N, O, P, Q n： 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 a.主量子數(shù)確定電子運(yùn)動的能量。主量子數(shù)確定電子運(yùn)動的能量。且且n ,能量能量 。 b.電子出現(xiàn)概率最大的離核的平均距離電子出現(xiàn)概率最大的離核的平均距離 。 c.代表電子層或能層。代表電子層或能層。 在一個原子內(nèi)具有相同主量子數(shù)的電子，幾乎在同樣在一個原子內(nèi)具有相同主量子數(shù)的電子，幾乎在同樣 的空間范圍運(yùn)動，故稱為主量子數(shù)。的空間范圍運(yùn)動，故稱為主量子數(shù)。n相同的電子為一個相同的電子為一個 電子層。電子層。 2. 角量子數(shù)角量子數(shù) l 表示同一主量子數(shù)的電子層中，具有不同狀態(tài)的表示同一主量子數(shù)的電子層中，具有不同狀態(tài)的

20、分層。分層。(亞層亞層)不同形狀不同形狀表示同一電子層的能量大小。表示同一電子層的能量大小。 取值：取值：l=0，(n-1) 正整數(shù)正整數(shù) l = 0, 1, 2, 3n-1，(亞層亞層)分別以分別以s，p，d，f 表示，決定原子軌道或電子云的形狀。表示，決定原子軌道或電子云的形狀。 x z y x y z 第一層，第一層，l = 0，只有一個只有一個s亞層。亞層。 第二層，第二層，l = 0，1，有兩個亞層，分別命名為有兩個亞層，分別命名為s亞亞 層、層、p亞層。亞層。 第三層，第三層，l = 0，1，2，有三個亞層，分別命名為有三個亞層，分別命名為 s亞層、亞層、p亞層、亞層、d亞層。亞層

21、。 第四層，第四層， l = 0，1，2，3，有四個亞層，分別命有四個亞層，分別命 名為名為s，p，d， f 四個亞層。四個亞層。 3. 磁量子數(shù)磁量子數(shù)m 磁量子數(shù)描述原子軌道在空間的不同取向。反磁量子數(shù)描述原子軌道在空間的不同取向。反 應(yīng)了波函數(shù)應(yīng)了波函數(shù)(原子軌道原子軌道)或電子云在空間的伸展方向?；螂娮釉圃诳臻g的伸展方向。 m的取值范圍為的取值范圍為m =0,1,2,l,共可取共可取2l+1個值。個值。 l = 0，m = 0，軌道為在空間各方向全對稱的球形。，軌道為在空間各方向全對稱的球形。 x z y l=1時時m = 1,0,-1,軌道為在三個軸向上伸展的啞鈴型。軌道為在三個軸向

22、上伸展的啞鈴型。 l=2時時m = 2,1,0,-1,-2,軌道為在三個軸間的花瓣型。軌道為在三個軸間的花瓣型。 七種取向，為七個等價(jià)軌道。七種取向，為七個等價(jià)軌道。 m與與l的關(guān)系：的關(guān)系： l=0 s軌道軌道 m=0 一種取向一種取向 l=1 p軌道軌道 m=+1，0，-1 三種取向，為三個等價(jià)軌道。三種取向，為三個等價(jià)軌道。 l=2 d軌道軌道 m=+2，+1，0，-1，-2 五種取向，為五個等價(jià)軌道。五種取向，為五個等價(jià)軌道。 l=3 f 軌道軌道 m=+3，+2，+1，0，-1，-2，-3 例如：例如：n=1，l=0，m=0時，記為時，記為1， ，0，0或 或1s， 運(yùn)動狀態(tài)為運(yùn)動狀

23、態(tài)為1s軌道，稱為軌道，稱為1s能級；能級； n=2，l=1，m=0時，記為時，記為2， ，1，0或 或2pz， 運(yùn)動狀態(tài)為運(yùn)動狀態(tài)為2pz軌道，稱為軌道，稱為2pz能級等。能級等。 1) 1)電子層電子層, , 電子距離核的遠(yuǎn)近電子距離核的遠(yuǎn)近, , 軌道能量高低軌道能量高低; ; 2) 2)軌道的形狀軌道的形狀; ; 3) 3)軌道在空間分布的方向軌道在空間分布的方向。 因而利用三個量子數(shù)即可將一個原子軌道描述出來因而利用三個量子數(shù)即可將一個原子軌道描述出來 (n,l,m) :表明 n =1 l = 0 1s亞層亞層 m = 0 (1s球型軌道球型軌道) m =1、2px m = 0、2p

24、z m = 1、2py 兩個亞層兩個亞層 共共4個軌道個軌道 只有一個亞只有一個亞 層，層，1個軌道個軌道 l = 1 2p亞層亞層 l = 0 2s亞層亞層 m = 0 (2s球型軌道球型軌道) (啞鈴型啞鈴型) n =2 三個亞三個亞 層共九層共九 條軌道條軌道 l = 0 3s亞層亞層 m = 0 (3s球型軌道球型軌道) l = 1 3p亞層亞層 m =1 3px m = 0 3pz m = 1 3py l = 2 3d亞層亞層 3dx2-y2 3dz2 3dxy 3dyz 3dzx n = 3 決定電子自旋方向決定電子自旋方向 4.自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)ms ms的取值只能是：的取值只

25、能是：ms=+1/2和和ms=-1/2，表明電子表明電子 在核外運(yùn)動有自旋相反的兩種運(yùn)動狀態(tài)。在核外運(yùn)動有自旋相反的兩種運(yùn)動狀態(tài)。 通常用通常用和和表示，即順時針自旋和逆時針自旋。表示，即順時針自旋和逆時針自旋。 如一個電子處于第三電子層中的在如一個電子處于第三電子層中的在z軸上分布的軸上分布的 p亞層，電子的自旋狀態(tài)為亞層，電子的自旋狀態(tài)為“”，寫作，寫作 n=3，l=1 ，m =0 ，ms =1/2 （3，1，0，1/2） 練習(xí)：練習(xí)： （1，0，0，1/2） （2，1，0，1/2） （3，1，-1，-1/2） （3，2，0，-1/2） 泡利不相容原理泡利不相容原理：一個原子中不能有四個量

26、子數(shù)：一個原子中不能有四個量子數(shù) 完全一樣的兩個電子。完全一樣的兩個電子。 如處于如處于1s軌道上的兩個電子：軌道上的兩個電子：n=1, l=0, m =0, 則則ms 就不能再相同，取值一個為就不能再相同，取值一個為1/2，另一個就，另一個就 只能為只能為-1/2。 即一個軌道上最多只能容納兩個電子即一個軌道上最多只能容納兩個電子。 根據(jù)四個量子數(shù)的取值規(guī)則，則每一電子層中最多根據(jù)四個量子數(shù)的取值規(guī)則，則每一電子層中最多 可容納的電子總數(shù)為可容納的電子總數(shù)為2n2。 主量 子數(shù)n 角量 子數(shù)l 磁量 子數(shù)m 波函數(shù) 軌道數(shù) （n2） 容納電 子數(shù) （2n2） 1001s12 2 002s 4

27、8 1 0 1 2pz 2px 2py 3 003s 918 1 0 1 3pz 3px 3py 2 0 1 2 3dz2 3dxz 3dyz 3dxy 3dx2-y2 電子云空間形狀電子云空間形狀( (自學(xué)自學(xué)) ) 殼層概率是指離核半徑為殼層概率是指離核半徑為r厚度為厚度為dr的薄層球殼體積的薄層球殼體積 (d)中電子出現(xiàn)的概率，用符號中電子出現(xiàn)的概率，用符號r2R2或或D(r)表示。表示。 現(xiàn)以半徑為現(xiàn)以半徑為r的球形對稱的的球形對稱的ns電子云為例：電子云為例： 半徑為半徑為r的球面面積的球面面積S=4r2，則厚度，則厚度 為為dr的薄層球殼的體積的薄層球殼的體積V=4r2dr = 2

28、ns4r2dr 殼層概率概率密度殼層體積殼層概率概率密度殼層體積 殼層概率殼層概率 4 1 )( 0, rRn 4 1 )(0, 22 rRn ns drrrRn 2 0, 2 4 4 1 )( 殼層概率殼層概率 )(0, 22 rRr dr n 殼層概率殼層概率 因因dr很薄可忽略，故殼層概率為很薄可忽略，故殼層概率為r2 R 2 若以若以r2 R2（r）對對r作圖，就可以得到氫原子作圖，就可以得到氫原子s、p、d 各電子云電子的殼層概率隨各電子云電子的殼層概率隨r的變化圖。的變化圖。 氫原子氫原子1s電子云殼層概率分布圖電子云殼層概率分布圖 ns電子有電子有n個峰個峰 np電子有（電子有（

29、n1） 峰峰 nd電子有電子有(n2)個峰，個峰，nf電子有電子有(n3)個峰。個峰。 主量子數(shù)主量子數(shù)n相同，它們都有一個離核平均距離相同，它們都有一個離核平均距離 即半徑相近的殼層概率最大的主峰，這些主峰離即半徑相近的殼層概率最大的主峰，這些主峰離 核距離由近及遠(yuǎn)的順序是核距離由近及遠(yuǎn)的順序是1s、2s2p、3s3p3d 因此從電子云概率密度徑向分布圖看出，核外電因此從電子云概率密度徑向分布圖看出，核外電 子的分布可視作分層的。子的分布可視作分層的。 1. 氫原子基態(tài)能量氫原子基態(tài)能量E1=-13.6ev, 在在n=7時，其電子能量時，其電子能量 A. 7E1 B. E1/49 C. 14

30、E1 D. E1/7 2.下列各組量子數(shù)下列各組量子數(shù)(n,l,m,ms)合理的是合理的是: A. 3,1,2,+1/2 B. 1,2,0,+1/2 C. 2,1,0,0, D. 2,1,-1,+1/2 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 3. 以波函數(shù)以波函數(shù)(n,l,m)表示原子軌道時，正確的是表示原子軌道時，正確的是 A. 3,2,0 B. 3,1,1/2 C. 3,3,2 D. 4,0,-1 4. 當(dāng)主量子數(shù)當(dāng)主量子數(shù)n=3時，最多可容納的電子數(shù)為時，最多可容納的電子數(shù)為: A. 3個個 B. 6個個 C. 18個個 D. 32個個 5. 多電子原子的能量由（多電子原子的能量由（ ）決定。）決定。 A.

31、 n B. n，l C. n，l，m D. m，l 6.當(dāng)當(dāng)n=2，l=1時，時，m的取值可為的取值可為: A. 2、1 B. +2、-2 C. -1、0 D. -1、2 氫原子的原子軌道能級圖氫原子的原子軌道能級圖 1s 第四層第四層 4s 4p 4d4f 第三層第三層 3s3p3d 第二層第二層 2s2p 第一層第一層 對于主量子數(shù)對于主量子數(shù)n相同，相同，ns比比np多一個離核較多一個離核較 近的峰，近的峰，np比比nd多一個離核較近的峰，多一個離核較近的峰，nd又比又比nf 多一個離核較近的峰。而且，這些近核的峰都伸多一個離核較近的峰。而且，這些近核的峰都伸 入到入到(n1)各鋒的內(nèi)部

32、，這種現(xiàn)象叫各鋒的內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫“鉆穿鉆穿”， 鉆穿能力鉆穿能力nsnpndnf。 “鉆穿鉆穿”現(xiàn)象引起能級交錯現(xiàn)象引起能級交錯 73 第三節(jié)第三節(jié) 原子核外電子排布原子核外電子排布 和元素周期系和元素周期系 J n Z En 2 218 10179. 2 將其他電子對某一電子排斥的作用歸結(jié)為抵消了將其他電子對某一電子排斥的作用歸結(jié)為抵消了 一部分核電荷，使有效核電荷降低，削弱了核電荷對一部分核電荷，使有效核電荷降低，削弱了核電荷對 電子的吸引作用稱為電子的吸引作用稱為屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng)。 J n Z En 2 2 18 10179. 2 如果用如果用Z*表示有效核電荷，用表示有效核電荷，用Z

33、表示核電荷，被表示核電荷，被 抵消的核電荷數(shù)用抵消的核電荷數(shù)用表示，則它們有以下的關(guān)系：表示，則它們有以下的關(guān)系： ZZ J n Z En 2 218 )(10179. 2 多電子原子的原子軌道能級能量多電子原子的原子軌道能級能量 1. 主量子數(shù)主量子數(shù)n相同、角量子數(shù)相同、角量子數(shù)l不同時，能級能量隨不同時，能級能量隨 角量子數(shù)角量子數(shù)l的增大而升高；的增大而升高； E4SE4pE4dE4f 2. 主量子數(shù)主量子數(shù)n不同、角量子數(shù)不同、角量子數(shù)l相同時，能級能量隨相同時，能級能量隨 主量子數(shù)主量子數(shù)n的增大而升高；的增大而升高； E1SE2SE3SE4S 3. 角量子數(shù)角量子數(shù)l不同，其殼層

34、概率的徑向分布不同而不同，其殼層概率的徑向分布不同而 引起的能量的變化稱為引起的能量的變化稱為鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)。 鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)致“能級交錯能級交錯”。 E4SE3d E6SE4fE5d E5SE4d 鮑林原子軌道近似能級圖鮑林原子軌道近似能級圖 鮑林根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，總結(jié)出多電子鮑林根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，總結(jié)出多電子 原子填充各原子軌道能級順序圖。原子填充各原子軌道能級順序圖。 1s 2s 2p 3s 3p 4s 4p 3d 5s 5p 4d 6s 6p 5d 4f 能量能量 第一能級組第一能級組 (1s) 第二能級組第二能級組(2s 2p) 第三能級組第三能級組(3s 3p) 第四

35、能級組第四能級組(4s 3d 4p) 第五能級組第五能級組(5s 4d 5p) 第六能級組第六能級組 (6s 4f 5d 6p) 能級組能級組 7s 7p 6d 5f 第七能級組第七能級組 (7s 5f 6d 7p) 電子在原子軌道填充的順序，應(yīng)電子在原子軌道填充的順序，應(yīng) 先從最低能級先從最低能級1s軌道開始，依次往能級高的軌道軌道開始，依次往能級高的軌道 上填充。上填充。 在一個原子中不可能存在在一個原子中不可能存在 四個量子數(shù)完全相同的兩個電子運(yùn)動狀態(tài)。四個量子數(shù)完全相同的兩個電子運(yùn)動狀態(tài)。 在等價(jià)軌道中，電子盡可能分占各在等價(jià)軌道中，電子盡可能分占各 等價(jià)軌道，且自旋方向相同。等價(jià)軌道

36、，且自旋方向相同。 在等價(jià)軌道中電子排布全充滿、半充滿和全空在等價(jià)軌道中電子排布全充滿、半充滿和全空 狀態(tài)時，體系能量最低、最穩(wěn)定。狀態(tài)時，體系能量最低、最穩(wěn)定。 全充滿全充滿 p6，d10，f 14 半充滿半充滿 p3，d5，f 7 全空全空 p0，d0，f 0 1s 2s 3s 4s 5s 2p 3p 4p 3d 4d 第四能級組第四能級組 第五能級組第五能級組 第一能級組第一能級組 第二能級組第二能級組 第三能級組第三能級組 核外電子的排列核外電子的排列 2He 1H 1s2 1s1 2s 3s 4s 5s 2p 3p 4p 3d 4d 1s 3Li 1s22s1 4Be 1s22s2

37、5B 1s22s22p1 6C 1s22s22p2 7N 1s22s22p3 8O 1s22s22p4 9F 1s22s22p5 10Ne 1s22s22p6 2s 2p 1s 3s 4s 5s 3p 4p 4d11Na 1s22s22p63s1 12Mg 1s22s22p63s2 13Al 1s22s22p63s23p1 15P 1s22s22p63s23p3 14Si 1s22s22p63s23p2 16S 1s22s22p63s23p4 17Cl 1s22s22p63s23p5 18Ar 1s22s22p63s23p6 19K 1s22s22p63s23p64s1 20Ca 1s22s2

38、2p63s23p64s2 Ar 3d14s2 Ar 3d24s2 Ar 3d34s2 Ar 3d54s1 Ar 3d54s2 Ar 3d64s2 Ar 3d74s2 Ar 3d84s2 Ar 3d104s1 Ar 3d104s2 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 2s 2p 1s 3s 4s 5s 3p 4p 4d 3d Zn 4p1 Zn 4p2 Zn 4p3 Zn 4p4 Zn 4p5 Zn 4p6 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 2s 2p 1s 3s 4s 5s 3p 4p 4d 3d 核外電子

39、排布練習(xí)核外電子排布練習(xí) 7N 17Cl 24Cr 26Fe 29Cu 35Br 47Ag 1s22s22p3 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p6 3d64s2 1s22s22p63s23p6 3d104s1 1s22s22p63s23p6 3d104s24p5 1s22s22p63s23p6 3d104s24p64d105s1 1.某一電子有下列成套量子數(shù)某一電子有下列成套量子數(shù)(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

40、 D. 2，-1，0，1/2 E. 1，0，0，1/2 2.下列說法中，正確的是下列說法中，正確的是 A. 主量子數(shù)為主量子數(shù)為1時，有自旋相反的兩個軌道。時，有自旋相反的兩個軌道。 B. 主量子數(shù)為主量子數(shù)為3時，時，3s、3p、3d共三個軌道。共三個軌道。 C. 在除氫以外的原子中，在除氫以外的原子中，2 p能級總是比能級總是比2s能級高。能級高。 D. 電子云是電子出現(xiàn)的概率隨電子云是電子出現(xiàn)的概率隨r變化的圖像。變化的圖像。 E. 電子云圖形中的小黑點(diǎn)代表電子。電子云圖形中的小黑點(diǎn)代表電子。 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s 3d4s B. C. D. E. 3.基態(tài)基態(tài) 24C

41、r 的電子組態(tài)是的電子組態(tài)是 ( ) A. Ar4s23d4 B. Kr 3d44s2 C. Ar 3d54s1 D. Xe4s13d5 E. Xe 3d44s2 4.下圖中表示下圖中表示基態(tài)基態(tài)Fe原子的原子的3d和和4s軌道中軌道中8個電子個電子 排布正確的是排布正確的是 ( ) A. 三、原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系三、原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) 決定決定 反映反映 元素性質(zhì)元素性質(zhì) 決定決定 反映反映 元素在表中位置元素在表中位置 反映反映 決定決定 3Li 1s22s1 4Be 1s22s2 5B 1s22s22p1 6C 1s22s22p2 7N 1s22s22

42、p3 8O 1s22s22p4 9F 1s22s22p5 10Ne 1s22s22p6 11Na 1s22s22p63s1 12Mg 1s22s22p63s2 13Al 1s22s22p63s23p1 15P 1s22s22p63s23p3 14Si 1s22s22p63s23p2 16S 1s22s22p63s23p4 17Cl 1s22s22p63s23p5 18Ar 1s22s22p63s23p6 19K 1s22s22p63s23p64s1 20Ca 1s22s22p63s23p64s2 Ar 3d14s2 Ar 3d24s2 Ar 3d34s2 Ar 3d54s1 Ar 3d54s2

43、 Ar 3d64s2 Ar 3d74s2 Ar 3d84s2 Ar 3d104s1 Ar 3d104s2 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn Zn 4p1 Zn 4p2 Zn 4p3 Zn 4p4 Zn 4p5 Zn 4p6 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr H He Li Be 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 Kr Rb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd

44、 Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th 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 能級組能級組1s 2s2p 3s3p 4s3d 4p 5s4d 5p 6s4f 5d6p 7s5f 6d7p 能級組數(shù)能級組數(shù)1234567 周期數(shù)周期數(shù)一一 二二三三四四五五六六七七 電子層數(shù)電子層數(shù)12345

45、67 元素?cái)?shù)目元素?cái)?shù)目28818183223(未完未完) 周期數(shù)與能級組數(shù)的關(guān)系周期數(shù)與能級組數(shù)的關(guān)系 ( (二二) )原子的電子層結(jié)構(gòu)與周期的劃分原子的電子層結(jié)構(gòu)與周期的劃分 最大主量子數(shù)最大主量子數(shù)nmax 周期的劃分就是核外電子能級的劃分，各能周期的劃分就是核外電子能級的劃分，各能 級組容納的電子數(shù)就等于相應(yīng)周期元素的數(shù)級組容納的電子數(shù)就等于相應(yīng)周期元素的數(shù)目。目。 周期的劃分周期的劃分 H He Li Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb S

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

47、Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha 第一能級組第一能級組 第二能級組第二能級組 第三能級組第三能級組 第四能級組第四能級組 第五能級組第五能級組 第六能級組第六能級組 第七能級組第七能級組 H He Li Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb

48、Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha 主族主族主族主族 副族副族 (三三)原子的電子構(gòu)型與族的劃分原子的電子構(gòu)型與族的劃分 8887 5655 3837 2019 1211 43 1 112111107106105104 89- 103 807975747372 57- 71 48474342414039 30292524232221 110109108 787776 464544 282726 8584838281 5352515049 3534333231 1716151413 98765 86 54 36 18 10 2 IA IIA III B IV B V B VI

49、B VII B VIIIBIB II B III A IV A V A VI A VII A 0 主族主族 副族副族 族族 零零 族族 族的結(jié)構(gòu)族的結(jié)構(gòu) 族數(shù)族數(shù)=價(jià)電子層上電子數(shù)價(jià)電子層上電子數(shù)=最高氧化值最高氧化值 族數(shù)族數(shù) A A A-A B B B-B B 價(jià)電價(jià)電 子構(gòu)子構(gòu) 型型 ns1 ns2 ns2np1 6 (n-1) d10ns1 (n-1) d10ns2 (n-1)d1 5 ns1 2 (n-1) d 6 9 ns1 2 族數(shù)的劃分特點(diǎn)族數(shù)的劃分特點(diǎn) Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm

50、Bk Cf Es Fm Md No Lr （四）原子的電子層結(jié)構(gòu)與（四）原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素的分區(qū)元素的分區(qū) H He Li Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Se Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha s 區(qū)區(qū)p 區(qū)區(qū) ds區(qū)區(qū)d 區(qū)區(qū) f 區(qū)區(qū) 區(qū)區(qū)價(jià)層

51、電子構(gòu)型價(jià)層電子構(gòu)型族族金金/非金非金 sns12 A A 金金 pns2np16 A-A 非金非金(大多大多) d(n-1)d19ns12 B-B 金金 ds(n-1)d10ns12 B B 金金 f(n-2)f 114(n-1)d 02ns2 鑭系錒系鑭系錒系金金 1. 基態(tài)氫原子中，離核愈近電子出現(xiàn)的基態(tài)氫原子中，離核愈近電子出現(xiàn)的_愈大，但是愈大，但是 在離核距離為在離核距離為52.9 pm的薄球殼中電子出現(xiàn)的的薄球殼中電子出現(xiàn)的_最大最大. 2. n = 3，l = 1的原子軌道屬的原子軌道屬_能級，該能級有能級，該能級有_個個 簡并軌道，半充滿時若用簡并軌道，半充滿時若用4個量子數(shù)

52、的組合分別表示個量子數(shù)的組合分別表示 這些電子的狀態(tài)，應(yīng)該將它們寫成這些電子的狀態(tài)，應(yīng)該將它們寫成_ 。具有這樣。具有這樣 電子組態(tài)的原子的核電荷數(shù)為電子組態(tài)的原子的核電荷數(shù)為_，元素符號是，元素符號是_ 。 3. 基態(tài)原子中基態(tài)原子中3d能級半充滿的元素是能級半充滿的元素是_和和_ 。 136號元素中，基態(tài)原子核外電子中未成對電子號元素中，基態(tài)原子核外電子中未成對電子 最多的元素是最多的元素是_ 。 小小 測測 驗(yàn)驗(yàn) 4. 若將以下基態(tài)原子的電子排布寫成下列形式，若將以下基態(tài)原子的電子排布寫成下列形式， 各違背了什么原理？并改正之。各違背了什么原理？并改正之。 A. 5B 1s22s3 B.

53、 4Be 1s22p2 C. 7N 1s22s22px22py1 5. 按所示格式填寫下表：（基態(tài)）按所示格式填寫下表：（基態(tài)） 原子原子 序數(shù)序數(shù) 電子排布電子排布價(jià)電子排布價(jià)電子排布周期周期族族 49 1s22s22p6 3d54s1 四四B 107 第四節(jié)第四節(jié) 元素某些性質(zhì)元素某些性質(zhì) 的周期性的周期性 原子半徑原子半徑 我們把單質(zhì)分子（或晶體）中相鄰的原子我們把單質(zhì)分子（或晶體）中相鄰的原子 核間平衡距離的一半定義為該原子的核間平衡距離的一半定義為該原子的原子半徑原子半徑。 原子的核間距可以通過晶體衍射或光譜等原子的核間距可以通過晶體衍射或光譜等 實(shí)驗(yàn)測定。實(shí)驗(yàn)測定。 金屬半徑金屬半

54、徑：金屬晶體中兩個最相鄰近的金屬原子：金屬晶體中兩個最相鄰近的金屬原子 之間的核間距的一半為金屬半徑。之間的核間距的一半為金屬半徑。 原子半徑的類型原子半徑的類型 共價(jià)半徑共價(jià)半徑：共價(jià)單鍵結(jié)合的同種元素兩原子核：共價(jià)單鍵結(jié)合的同種元素兩原子核 間距。間距。 例如例如Cl2分子中，分子中， Cl-Cl的核間距為的核間距為 198pm，氯原子的，氯原子的 共價(jià)半徑為共價(jià)半徑為99pm。 范德華半徑范德華半徑：分子晶體中原子間的作用力屬于分：分子晶體中原子間的作用力屬于分 子間力又稱范德華力。所測得的原子半徑稱為范子間力又稱范德華力。所測得的原子半徑稱為范 德華半徑。德華半徑。 1. 同周期主族元

55、素：同周期主族元素：增加增加0.35， z*增加增加0.65，導(dǎo)，導(dǎo) 致核對電子的引力逐漸增強(qiáng)，致核對電子的引力逐漸增強(qiáng)， 原子半徑顯著遞減原子半徑顯著遞減。 變化規(guī)律變化規(guī)律 2.同周期副族元素：同周期副族元素：(n-1)0.85， z *增加增加0.15， 核對電子的吸引力增加不多核對電子的吸引力增加不多, 原子半徑緩慢遞減原子半徑緩慢遞減。 及及副族元素，（副族元素，（n-1）層達(dá)）層達(dá)18電子層結(jié)構(gòu)，電子層結(jié)構(gòu)， 電子云呈球形對稱分布，對最外層電子的屏蔽作用電子云呈球形對稱分布，對最外層電子的屏蔽作用 較大，可能超過了核電荷增加的影響，以致較大，可能超過了核電荷增加的影響，以致原子半原

56、子半 徑反而增大徑反而增大 3. 同一主族元素：同一主族元素：從上到下，從上到下，*增加不多甚至增加不多甚至 相同，但電子層數(shù)增加，故原子相同，但電子層數(shù)增加，故原子半徑顯著增大半徑顯著增大。 4. 同一副族元素：從上到下，第五周期元素的原子同一副族元素：從上到下，第五周期元素的原子 半徑明顯大于第四周期元素，但第五、六周期元半徑明顯大于第四周期元素，但第五、六周期元 素由于素由于鑭系收縮鑭系收縮，原子半徑十分接近。例如，原子半徑十分接近。例如Zr與與 Hf，Nb與與Ta，Mo和和W。 引起鑭系收縮的原因引起鑭系收縮的原因 r 增增 加加 r 減小減小 共共15個元素，個元素，r減小的值累加起

57、來，就抵消了從上到下減小的值累加起來，就抵消了從上到下r的增加。的增加。 鑭系收縮鑭系收縮 r decreases r increases 變化規(guī)律變化規(guī)律 電離能電離能Ii 使氣態(tài)的基態(tài)原子失去一個電子，變成正一價(jià)的氣使氣態(tài)的基態(tài)原子失去一個電子，變成正一價(jià)的氣 態(tài)離子所需的最低能量，稱為元素原子的態(tài)離子所需的最低能量，稱為元素原子的第一電離第一電離 能能I1；依次類推有第二，第三，第四電離能；依次類推有第二，第三，第四電離能I2，I3，I4 等。等。 Na(g)Na(g)+e- I1=496kJ .mol-1 Na(g)Na (g)2+e- I2=4570kJ.mol-1 一般而言一般而言

58、I4 I3 I2 I1 變化規(guī)律變化規(guī)律 電子親合勢電子親合勢ea 氣態(tài)的基態(tài)原子獲得一個電子變成氣態(tài)的負(fù)一價(jià)氣態(tài)的基態(tài)原子獲得一個電子變成氣態(tài)的負(fù)一價(jià) 離子時所吸收或放出的能量稱為該原子的離子時所吸收或放出的能量稱為該原子的第一電第一電 子親合勢子親合勢E1。與電離能類似，也有第二，第。與電離能類似，也有第二，第 三三 電子親合電子親合勢勢E2，E3。 O(g) e - O(g) E1=-114kJ.mol-1 O(g)- e- O(g) 2- E2=844kJ.mol-1 一般地，一般地， E10，但，但E2總是總是0 電負(fù)性電負(fù)性 元素的原子吸引電子的元素的原子吸引電子的 能力稱為該元素的能力稱為該元素的電負(fù)性電負(fù)性，用，用 符號符號X