(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)課件

1、(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律原子結(jié)構(gòu)和元素周期律 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)第一節(jié)第一節(jié) 核外電子的運動狀態(tài)核外電子的運動狀態(tài) 微觀粒子：微觀粒子：質(zhì)量和體積極其微小，運動速度質(zhì)量和體積極其微小，運動速度等于或接近光速的微粒。如電子、中子、質(zhì)子等于或接近光速的微粒。如電子、中子、質(zhì)子和光子等。和光子等。 實物微觀粒子實物微觀粒子( (實物粒子實物粒子) )：因光子的靜止質(zhì)因光子的靜止質(zhì)量為量為0，把除光子以外的微觀粒子叫做實物微，把除光子以外的微觀粒子叫做實物微觀粒子。觀粒子。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 1.1 微觀粒子的波粒二象性微觀粒子的波粒二象性 （1） 波的微粒性波的微

2、粒性 電磁波是通過空間傳播的能量。可見光只電磁波是通過空間傳播的能量。可見光只不過是電磁波的一種不過是電磁波的一種 。 The electromagnetic spectrum (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 在與光的傳播有關(guān)的現(xiàn)象（如干涉、衍射等）在與光的傳播有關(guān)的現(xiàn)象（如干涉、衍射等）中，光主要表現(xiàn)出波動性；在與實物相互作用有中，光主要表現(xiàn)出波動性；在與實物相互作用有關(guān)的現(xiàn)象（如光壓、光電效應(yīng)等）中，光主要表關(guān)的現(xiàn)象（如光壓、光電效應(yīng)等）中，光主要表現(xiàn)出粒子性?，F(xiàn)出粒子性。 1900年年, 普朗克普朗克 (Plank M) 提提出了表達光的能量出了表達光的能量(E)與頻率與頻率()關(guān)關(guān)系的方程，

3、系的方程， 即普朗克方程：即普朗克方程：E = h h：普朗克常量：普朗克常量 , 6.62610-34 Js Plank 公式公式（描述光的二象性）（描述光的二象性） (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 1924年，德布羅依年，德布羅依大膽預(yù)言：電子等實物大膽預(yù)言：電子等實物粒子與光子一樣，也有粒子與光子一樣，也有波粒二象性。對于質(zhì)量波粒二象性。對于質(zhì)量為為m，運動速度為，運動速度為的的實物粒子，其波長實物粒子，其波長 hhpm 德布羅依關(guān)系式德布羅依關(guān)系式（2） 微粒的波動性微粒的波動性(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 1.2 原子結(jié)構(gòu)的波動力學(xué)模型原子結(jié)構(gòu)的波動力學(xué)模型 波動力學(xué)模型是迄今最成功的原子結(jié)構(gòu)

4、模型，它是波動力學(xué)模型是迄今最成功的原子結(jié)構(gòu)模型，它是19201920年以年以海森堡和薛定鍔為代表的科學(xué)家們通過數(shù)學(xué)方法處理原子中電子海森堡和薛定鍔為代表的科學(xué)家們通過數(shù)學(xué)方法處理原子中電子的波動性而建立起來的。該模型不但能夠預(yù)言氫的發(fā)射光譜的波動性而建立起來的。該模型不但能夠預(yù)言氫的發(fā)射光譜( (包包括玻爾模型無法解釋的譜線括玻爾模型無法解釋的譜線) )，而且也適用于多電子原子，而且也適用于多電子原子, , 從而從而更合理地說明核外電子的排布方式。更合理地說明核外電子的排布方式。 Heisenberg WSchrodinger E(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)1.2.1 海森堡不確定關(guān)系海森堡不確

5、定關(guān)系 1927年，德國的海森堡從理論上證明了：實年，德國的海森堡從理論上證明了：實物粒子的動量（或速度）和位置不可能同時被確物粒子的動量（或速度）和位置不可能同時被確定。其數(shù)學(xué)表達式：定。其數(shù)學(xué)表達式： 4xhxp px：確定：確定x軸方向動量分量時的誤差軸方向動量分量時的誤差 x： 確定位置時的誤差確定位置時的誤差 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 如果我們要用經(jīng)典力學(xué)的兩個物理量（坐如果我們要用經(jīng)典力學(xué)的兩個物理量（坐標(biāo)和速度）來描述微觀粒子的話，要想對其中標(biāo)和速度）來描述微觀粒子的話，要想對其中一個物理量測量得越準(zhǔn)確，就會使另一個物理一個物理量測量得越準(zhǔn)確，就會使另一個物理量測得越不準(zhǔn)確。量測

6、得越不準(zhǔn)確。即不能同時準(zhǔn)確測定一個微即不能同時準(zhǔn)確測定一個微觀粒子運動的位置和速度。觀粒子運動的位置和速度。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)1.2.2 波函數(shù)和原子軌道波函數(shù)和原子軌道 1926年，薛定諤提出了一個描述單個實物粒年，薛定諤提出了一個描述單個實物粒子運動的定態(tài)（即具有一定能量的運動狀態(tài)）的子運動的定態(tài)（即具有一定能量的運動狀態(tài)）的基本方程基本方程薛定諤方程（二階偏微分方程）：薛定諤方程（二階偏微分方程）： 222222228()0mEVxyzhx、y、z 實物粒子在空間的坐標(biāo)實物粒子在空間的坐標(biāo) 其其物理意義物理意義：對于一個質(zhì)量為：對于一個質(zhì)量為m的實物粒子，的實物粒子，在勢能為在勢

7、能為V的勢能場中的運動狀態(tài)，可用服從該的勢能場中的運動狀態(tài)，可用服從該方程的波函數(shù)來描述。方程的波函數(shù)來描述。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 每一個合理的解每一個合理的解 i 及相對應(yīng)的及相對應(yīng)的Ei代表系統(tǒng)中代表系統(tǒng)中電子的一種可能的定態(tài)（運動狀態(tài)）。由此可見，電子的一種可能的定態(tài)（運動狀態(tài)）。由此可見，在量子力學(xué)中是用波函數(shù)和與其對應(yīng)的能量來描在量子力學(xué)中是用波函數(shù)和與其對應(yīng)的能量來描述微觀粒子運動狀態(tài)的。述微觀粒子運動狀態(tài)的。 2REn Ei的數(shù)值是不連續(xù)的，按一定規(guī)律呈跳躍式變的數(shù)值是不連續(xù)的，按一定規(guī)律呈跳躍式變化（即量子化）和增加?；戳孔踊┖驮黾?。Ei的集合叫做能級的集合叫做能級

8、。 對氫原子的電子，有對氫原子的電子，有n=1、2、3 R=21.79 J Ei越小，表示氫原子系統(tǒng)的能量越低，電子被越小，表示氫原子系統(tǒng)的能量越低，電子被原子核束縛得越牢。原子核束縛得越牢。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 為求解方便，把直角坐標(biāo)（為求解方便，把直角坐標(biāo)（x、y、z）變換為）變換為極坐標(biāo)（極坐標(biāo)（r、 、 ），）， 并令：（并令：（r、 、 ）= R（r）Y（ 、 ），即），即把含有三個變量的偏微分方程分離成兩個較易把含有三個變量的偏微分方程分離成兩個較易求解的方程的乘積。求解的方程的乘積。 R（r）稱為波函數(shù)的）稱為波函數(shù)的徑向分布徑向分布部分，與離核部分，與離核的遠近有關(guān)系；的

9、遠近有關(guān)系； Y（ 、 ）稱為波函數(shù)的）稱為波函數(shù)的角度分布角度分布部分。部分。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 波函數(shù)波函數(shù) （x、y、z）或）或 （r、 、 ）的空）的空間圖象可以表示電子在原子中的運動范圍，即間圖象可以表示電子在原子中的運動范圍，即原原子軌道子軌道；原子軌道的數(shù)學(xué)表達式就是波函數(shù)；原子軌道的數(shù)學(xué)表達式就是波函數(shù)。 將波函數(shù)的角度分布將波函數(shù)的角度分布Y Y 隨隨 、 變化作圖，所變化作圖，所得的圖象就稱為得的圖象就稱為原子軌道的角度分布圖原子軌道的角度分布圖。薛定諤。薛定諤將將100多種元素的原子軌道的角度分布圖歸納為多種元素的原子軌道的角度分布圖歸納為4類，用光譜學(xué)的符號可表示

10、類，用光譜學(xué)的符號可表示為為s、p、d、f。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)“+”、“”號不號不表示正、負電荷，而表示正、負電荷，而是表示是表示Y是正值還是是正值還是負值（即原子軌道角負值（即原子軌道角度分布圖的對稱關(guān)系：度分布圖的對稱關(guān)系：符號相同，表示對稱符號相同，表示對稱性相同；符號相反，性相同；符號相反，表示對稱性不同或反表示對稱性不同或反對稱）。在討論到化對稱）。在討論到化學(xué)鍵的形成時有意義學(xué)鍵的形成時有意義 。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)1.2.3 電子云電子云 原子內(nèi)核外某處單位體積的空間中，電子出原子內(nèi)核外某處單位體積的空間中，電子出現(xiàn)的幾率密度（現(xiàn)的幾率密度（ ）與該處波函數(shù)的絕對值平

11、）與該處波函數(shù)的絕對值平方成正比：方成正比： ，即用，即用 表示電子出現(xiàn)的表示電子出現(xiàn)的幾率密度。幾率密度。 用小黑點疏密來表示幾率密度大小的話，所用小黑點疏密來表示幾率密度大小的話，所得圖象叫電子云。以得圖象叫電子云。以 作圖，即得電子云的近作圖，即得電子云的近似圖象。似圖象。 222(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)1.2.4 量子數(shù)量子數(shù) （1）主量子數(shù)（）主量子數(shù)（n）描述各電子層能量的描述各電子層能量的高低和離核的遠近。高低和離核的遠近。 原子核外電子按能級的高低分層分布，這種原子核外電子按能級的高低分層分布，這種不同能級的層次習(xí)慣上稱為電子層。用統(tǒng)計觀點不同能級的層次

12、習(xí)慣上稱為電子層。用統(tǒng)計觀點來說，電子層是按電子出現(xiàn)幾率較大的區(qū)域離核來說，電子層是按電子出現(xiàn)幾率較大的區(qū)域離核的遠近來劃分的。的遠近來劃分的。 主量子數(shù)的主量子數(shù)的取值范圍取值范圍：n=1,2,3,4,5,6（除（除零以外的正整數(shù)）。在光譜學(xué)上另用一套拉丁字零以外的正整數(shù)）。在光譜學(xué)上另用一套拉丁字母表示電子層，其對應(yīng)關(guān)系為：母表示電子層，其對應(yīng)關(guān)系為： 主量子數(shù)（主量子數(shù)（n） 1 2 3 4 5 6 電子層電子層 K L M N O P (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （2）副（角）量子數(shù)（）副（角）量子數(shù)（l） 某一電子層內(nèi)還存在著能量差別很小的若某一電子層內(nèi)還存在著能量差別很小的若干個亞層

13、，用干個亞層，用 l 來描述。來描述。 副量子數(shù)的副量子數(shù)的取值范圍取值范圍： l=0,1,2（n-1）的正整數(shù)。的正整數(shù)。L 的每一個數(shù)值表示一個亞層，也表的每一個數(shù)值表示一個亞層，也表示一種原子軌道或電子云的形狀。示一種原子軌道或電子云的形狀。l與光譜學(xué)規(guī)與光譜學(xué)規(guī)定的亞層符號之間的對應(yīng)關(guān)系為：定的亞層符號之間的對應(yīng)關(guān)系為： 副量子數(shù)（副量子數(shù)（l） 0 1 2 3 4 5 亞層符號亞層符號 s p d f g h (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （3）磁量子數(shù)（）磁量子數(shù)（m） 同一亞層中有時還包含著若干個空間伸展同一亞層中有時還包含著若干個空間伸展方向不同的原子軌道。磁量子數(shù)用來描述原子方向

14、不同的原子軌道。磁量子數(shù)用來描述原子軌道或電子云在空間的伸展方向。軌道或電子云在空間的伸展方向。 磁量子數(shù)的磁量子數(shù)的取值范圍取值范圍：m=0,1,2l的整數(shù)。的整數(shù)。 如：如：l=1，m=0,1；表示；表示p亞層有三個分別亞層有三個分別以以y、z、x軸為對稱軸的軸為對稱軸的py、pz、px原子軌道，原子軌道，三個軌道的伸展方向互相垂直。三個軌道的伸展方向互相垂直。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 在沒有外加磁場情況下，同一亞層的原子軌道，在沒有外加磁場情況下，同一亞層的原子軌道，能量是相等的，叫能量是相等的，叫等價（簡并）軌道等價（簡并）軌道。 n、l、m可以確定原子軌道的能量和形狀，可以確定原子

15、軌道的能量和形狀，故常用這故常用這3個量子數(shù)作的腳標(biāo)以區(qū)別不同的波函個量子數(shù)作的腳標(biāo)以區(qū)別不同的波函數(shù)。例如數(shù)。例如 ，表示，表示n=1、l=0、m=0的波函數(shù)。的波函數(shù)。100(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （4）自旋量子數(shù)（）自旋量子數(shù)（ms）：）：表示電子自旋角動表示電子自旋角動量在外磁場方向的分量。量在外磁場方向的分量。 實驗證明，電子除繞核運動外，還有繞自身實驗證明，電子除繞核運動外，還有繞自身的軸旋轉(zhuǎn)的運動，稱的軸旋轉(zhuǎn)的運動，稱自旋自旋。 ms= 和和 。其中每一個數(shù)值表示電子的一種。其中每一個數(shù)值表示電子的一種自旋方向，即順時針和逆時針方向。自旋方向，即順時針和逆時針方向。 研究表明：

16、同一原子中，各個電子的四個量研究表明：同一原子中，各個電子的四個量子數(shù)不可能完全相同，即不可能有運動狀態(tài)完子數(shù)不可能完全相同，即不可能有運動狀態(tài)完全相同的電子。全相同的電子。 由此可知：每一個軌道只能容納兩個自旋方由此可知：每一個軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子。向相反的電子。 1212(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 例例 填入適當(dāng)?shù)牧孔訑?shù)。填入適當(dāng)?shù)牧孔訑?shù)。 (1) n? l2 m0 ms (2) n2 l? m 1 ms (3) n3 l0 m? ms (4) n4 4 l2 m 1 ms ? 2121213n1021smor 21Sm(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 2 原子核外電子排布和元素周期律

17、原子核外電子排布和元素周期律 2.1 基態(tài)原子中電子排布原理基態(tài)原子中電子排布原理 （1）鮑里（）鮑里（Pauli）不相容原理）不相容原理 在同一原子中，不可能有四個量子數(shù)完全在同一原子中，不可能有四個量子數(shù)完全相同的電子存在。每一個軌道內(nèi)最多只能容納相同的電子存在。每一個軌道內(nèi)最多只能容納兩個自旋方向相反的電子。兩個自旋方向相反的電子。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （2）能量最低原理）能量最低原理 多電子原子處在基態(tài)時，核外電子的排布在多電子原子處在基態(tài)時，核外電子的排布在不違反鮑里原理的前提下，總是盡可能先占有不違反鮑里原理的前提下，總是盡可能先占有能量最低的軌道。只有當(dāng)能量最低的軌道占滿能量

18、最低的軌道。只有當(dāng)能量最低的軌道占滿后，電子才依次進入能量較高的軌道。這就是后，電子才依次進入能量較高的軌道。這就是所謂能量最低原理。所謂能量最低原理。 （3）洪特（）洪特（Hund）規(guī)則）規(guī)則 原子中在同一亞層的等價軌道上排布電子原子中在同一亞層的等價軌道上排布電子時，將盡可能單獨分占不同的軌道，而且自旋時，將盡可能單獨分占不同的軌道，而且自旋方向相同（或稱自旋平行）。這樣排布時，原方向相同（或稱自旋平行）。這樣排布時，原子的能量較低，體系較穩(wěn)定。子的能量較低，體系較穩(wěn)定。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 2.2 鮑林近似能級圖鮑林近似能級圖Pauling,L.C.(1901-1994)(原子結(jié)構(gòu)和

19、元素周期律) 根據(jù)三個原理和鮑林近似能級圖，根據(jù)三個原理和鮑林近似能級圖，寫出下列元素原子的核外電子排布式。寫出下列元素原子的核外電子排布式。 21Sc： 25Mn： 1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d54s2 也可寫作：也可寫作：Ar 3d14s2Ar 3d54s2方括號部分稱方括號部分稱原子實原子實 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 對于等價軌道（同一電子亞層）來說，電對于等價軌道（同一電子亞層）來說，電子分布為子分布為全充滿（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）時，電子云分時，

20、電子云分布呈球形，原子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。布呈球形，原子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。 29Cu：24Cr： 1s22s22p63s23p63d104s1 1s22s22p63s23p63d54s1 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 2.3 屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng) （1） 屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng) 在多電子原子中，核電荷（在多電子原子中，核電荷（Z）對某個電子的）對某個電子的吸引力，因其它電子對該電子的排斥而被削弱的吸引力，因其它電子對該電子的排斥而被削弱的作用稱為作用稱為屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng)。 屏蔽作用的大小用屏蔽常數(shù)（屏蔽作用的大小用屏蔽常數(shù)（）來表示，可）來表示，可理解為被抵消了的那一部分核電荷數(shù)。理解為被抵消了的

21、那一部分核電荷數(shù)。 其定義式為：其定義式為：有效核電荷數(shù)（有效核電荷數(shù)（Z*）=核電荷數(shù)（核電荷數(shù)（Z）- -屏蔽常數(shù)（屏蔽常數(shù)（） (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 對于對于 l 值相同的電子來說，值相同的電子來說，n值越大，值越大，能量越高。能量越高。如如E1sE2sE3sE4sE5sE6s 對同一原子來說，離核越近的電子層內(nèi)的電對同一原子來說，離核越近的電子層內(nèi)的電子，受其它電子層電子的屏蔽程度較小，受核場子，受其它電子層電子的屏蔽程度較小，受核場引力較大，勢能較低；而離核遠的電子層內(nèi)的電引力較大，勢能較低；而離核遠的電子層內(nèi)的電子，由于被屏蔽程度大，受核場引力被削弱，勢子，由于被屏蔽程度大，受

22、核場引力被削弱，勢能較高。能較高。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 若若n值相同，值相同，l值越大的電子，其能量越高。值越大的電子，其能量越高。如如E3sE3pE3d。 這是因為這是因為在同一電子亞層中，屏蔽常數(shù)的在同一電子亞層中，屏蔽常數(shù)的大小與原子軌道的幾何形狀有關(guān)，其大小次序大小與原子軌道的幾何形狀有關(guān)，其大小次序為為spdf。 屏蔽效應(yīng)造成能級分裂，使屏蔽效應(yīng)造成能級分裂，使n相同的軌道相同的軌道能量不一定相同，能量不一定相同，只有只有n與與l 的值都相同的軌道的值都相同的軌道才是等價的。才是等價的。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （2） 鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng) 外層電子有機會出現(xiàn)在原子核附近的現(xiàn)象叫

23、外層電子有機會出現(xiàn)在原子核附近的現(xiàn)象叫鉆鉆穿穿。由于鉆穿而使電子能量發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做由于鉆穿而使電子能量發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)。 同一電子層的電子，同一電子層的電子，鉆穿能力大小：鉆穿能力大小： spdf 鉆穿能力強的電子受原子鉆穿能力強的電子受原子核的吸引力較大，因此能量核的吸引力較大，因此能量較低，較低， 故：故：E3sE3pE3d(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 如果能級分裂的程度很大如果能級分裂的程度很大, , 就可能導(dǎo)就可能導(dǎo)致與鄰近電子層中的亞層能級發(fā)生交錯。致與鄰近電子層中的亞層能級發(fā)生交錯。 例如，例如，4s電子云徑向分布圖上（圖電子云徑向分布圖上（圖11-4) )除除主

24、峰外還有主峰外還有3個離核更近的小峰個離核更近的小峰, , 其鉆穿程度其鉆穿程度如此之大如此之大, , 以致其能級處于以致其能級處于3d亞層能級之下亞層能級之下, , 發(fā)生了交錯。發(fā)生了交錯。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 2.4 原子的電子層與元素周期表原子的電子層與元素周期表 （1） 周期與能級組周期與能級組 周期周期能級組能級組 能級組內(nèi)各軌道電子排布順序能級組內(nèi)各軌道電子排布順序 元素種類元素種類 1 1s1-2 22 2s1-22p1-6 83 3s1-23p1-6 844s1-23d1-104p1-6 1855s1-24d1-105p1-6 1866s1-24f 1-145d1-106p

25、1-6 3277s1-25f 1-146d1- - 未排滿未排滿 各周期所包含的元素數(shù)目各周期所包含的元素數(shù)目= =相應(yīng)能級組內(nèi)軌道所能容納的電子數(shù)。相應(yīng)能級組內(nèi)軌道所能容納的電子數(shù)。 周期數(shù)與能級組的序號完全對應(yīng)。周期數(shù)與能級組的序號完全對應(yīng)。 元素在周期表中的周期數(shù)等于該元素原子的電子層數(shù)。元素在周期表中的周期數(shù)等于該元素原子的電子層數(shù)。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) （2） 區(qū)：區(qū)：根據(jù)元素原子的外層電子構(gòu)型，根據(jù)元素原子的外層電子構(gòu)型， 將元素劃分成將元素劃分成s、p、d、ds和和f五個區(qū)五個區(qū) A01A AA 2s區(qū)區(qū) ns1-2 BB，B Bp區(qū)區(qū) ns2np1-6 3d區(qū)區(qū) (n-

26、-1)d1-9ns1-2 ds區(qū)區(qū) (n- -1)d10ns0-2 4567鑭系元素鑭系元素 f 區(qū)區(qū)(n- -2)f 0-14 (n- -1)d 0-2ns2 錒系元素錒系元素 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 3 元素性質(zhì)的周期性元素性質(zhì)的周期性 3.1 原子半徑原子半徑 共價半徑：共價半徑：兩個相同原子形成共價鍵時，兩個相同原子形成共價鍵時，其核間距離的一半，稱為該原子的共價半徑。其核間距離的一半，稱為該原子的共價半徑。 如把如把ClCl分子的一半（分子的一半（99 pm）定為）定為Cl原原子的共價半徑。子的共價半徑。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 金屬半徑：金屬半徑：金屬單質(zhì)的晶體中，兩個相金屬單質(zhì)

27、的晶體中，兩個相鄰金屬原子核間距離的一半，稱為金屬原子的鄰金屬原子核間距離的一半，稱為金屬原子的金屬半徑。金屬半徑。 如把金屬銅中兩個相鄰如把金屬銅中兩個相鄰Cu原子核間距的一半原子核間距的一半（128 pm）定為）定為Cu原子的半徑。原子的半徑。 范德華半徑：范德華半徑：希有氣體分子間只能靠較弱希有氣體分子間只能靠較弱的相互作用力（范德華力即分子間力）形的相互作用力（范德華力即分子間力）形成晶成晶體，晶體中相鄰兩原子核間距的一半，稱為該體，晶體中相鄰兩原子核間距的一半，稱為該原子的范德華半徑。原子的范德華半徑。 例如氖（例如氖（Ne）的范德華半徑為）的范德華半徑為160 pm。 (原子結(jié)構(gòu)和

28、元素周期律)原子半徑在周期中的變化：原子半徑在周期中的變化： 同一周期的主族元素，從左向右隨著有效核同一周期的主族元素，從左向右隨著有效核電荷電荷Z*的增加，核對外層電子引力增強，原子半徑的增加，核對外層電子引力增強，原子半徑縮小?？s小。 同一周期的同一周期的d區(qū)過渡元素，從左向右過渡時，區(qū)過渡元素，從左向右過渡時，新增電子填入次外層的（新增電子填入次外層的（n-1）d軌道上，對外層電軌道上，對外層電子屏蔽作用增強，子屏蔽作用增強，Z*增加較少，原子半徑只是略有增加較少，原子半徑只是略有減小。減小。 到到ds區(qū)，從區(qū)，從B族元素起，由于次外層的（族元素起，由于次外層的（n-1）d軌道已經(jīng)全充滿

29、，對外層電子屏蔽作用更強，原軌道已經(jīng)全充滿，對外層電子屏蔽作用更強，原子半徑反而有所增大。子半徑反而有所增大。 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 同一周期的同一周期的f 區(qū)內(nèi)過渡元素，新增加的電子區(qū)內(nèi)過渡元素，新增加的電子填入外數(shù)第三層的（填入外數(shù)第三層的（n-2）f 軌道上，軌道上，Z*增加極少，增加極少，原子半徑收縮更緩。例如鑭系元素從鑭（原子半徑收縮更緩。例如鑭系元素從鑭（La）到）到镥（镥（Lu），中間經(jīng)歷了），中間經(jīng)歷了13種元素，原子半徑只收種元素，原子半徑只收縮了約縮了約13 pm左右，這個變化叫做左右，這個變化叫做鑭系收縮鑭系收縮。 內(nèi)部效應(yīng)：內(nèi)部效應(yīng)： 鑭系中相鄰元素的半徑十分接鑭系

30、中相鄰元素的半徑十分接近近, , 用普通的化學(xué)方法將很難分離。用普通的化學(xué)方法將很難分離。 外部效應(yīng)：使第外部效應(yīng)：使第5、6兩周期的同族過渡元兩周期的同族過渡元素（如素（如Zr-Hf, Nb-Ta等）性質(zhì)極為相似，往往導(dǎo)等）性質(zhì)極為相似，往往導(dǎo)致在自然界共生，而且相互不易分離。致在自然界共生，而且相互不易分離。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律)原子半徑在族中的變化：原子半徑在族中的變化： 主族元素從上往下過渡時，盡管核電荷數(shù)增主族元素從上往下過渡時，盡管核電荷數(shù)增多，但是電子層數(shù)增多的因素起主導(dǎo)作用，因此多，但是電子層數(shù)增多的因素起主導(dǎo)作用，因此原子半徑是顯著增大。原子半徑是顯著增大。 同一副族元素除

31、鈧（同一副族元素除鈧（Sc）分族以外，從上）分族以外，從上往下過渡時，原子半徑增加較少。尤其是第五周往下過渡時，原子半徑增加較少。尤其是第五周期和第六周期的同一副族元素之間，原子半徑非期和第六周期的同一副族元素之間，原子半徑非常接近。這是鑭系收縮的重要效應(yīng)之一。常接近。這是鑭系收縮的重要效應(yīng)之一。(原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 3.2 電離能和電子親和能電離能和電子親和能 （1） 電離能電離能（I）：衡量原子失去電子的難易）：衡量原子失去電子的難易 從基態(tài)（能量最低的狀態(tài)）的中性氣態(tài)原子從基態(tài)（能量最低的狀態(tài)）的中性氣態(tài)原子失去一個電子形成失去一個電子形成+1價氣態(tài)陽離子所需要的能量，價氣態(tài)陽離子所

32、需要的能量，稱為原子的第一電離能（稱為原子的第一電離能（I1）；由）；由+1價氣態(tài)陽離價氣態(tài)陽離子再失去一個電子形成子再失去一個電子形成+2價氣態(tài)陽離子所需要的價氣態(tài)陽離子所需要的能量，稱為原子的第二電離能（能量，稱為原子的第二電離能（I2）；其余依次）；其余依次類推。類推。 E(g) e E+(g) I1 E+(g) e E2+(g) I2I1I2I3I4I5 (原子結(jié)構(gòu)和元素周期律) 元素原子的電離能越小，原子就越易失去元素原子的電離能越小，原子就越易失去電子，該元素的金屬性就越強；反之，元素原電子，該元素的金屬性就越強；反之，元素原子的電離能越大，原子越難失去電子，該元素子的電離能越大，原子越難失去電子，該元素的金屬性越弱。的金屬性越弱。 同一周期主族元素，從左向右過渡時，同一周期主族元素，從左向右過渡時，電離能逐漸增大。電離能逐漸增大。 同一主族元素從