原子結構及元素周期性

原子結構及元素周期性第一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二本章教學基本要求（1）了解能級、波粒二象性、波函數(shù)和電子云等概念及s,p,d軌道和電子云的角度分布圖；（2）能較熟練地寫出一般元素核外電子排布式及價層電子構型；（3）掌握核外電子排布與周期系的關系，能從原子的電子層結構了解元素的性質；（4）聯(lián)系原子結構，了解元素某些性質的一般遞變規(guī)律。第二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二本章主要內容：《1》

核外電子的運動狀態(tài)；《2》

核外電子的排布；《3》核外電子排布與周期系的關系。

重點：四個量子數(shù)及原子軌道角度分布圖、多電子原子核外電子的排布，原子結構與周期系的關系。

難點：微觀粒子運動的特殊性、四個量子數(shù)和原子軌道。第三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二學習物質結構時應注意的地方（1）

圍繞中心進行學習；（2）

著重掌握結論、規(guī)律及其應用；（3）

掌握結構與性質的關系；（4）

注意微觀體系有其獨特規(guī)律性。第四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)氫原子光譜和玻爾理論一、氫原子光譜Hydrogenatomspectrum

二、玻爾理論Bohrtheory

HydrogenatomspectrumandBohrtheory第五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二原子結構的認識歷史19世紀：原子不可分割的觀念一直被認為是無可非議的。1897：Thomson發(fā)現(xiàn)電子，動搖了原子是構成物質的最小微粒的觀念。1898：鐳原子放射出α粒子后變成氡原子，徹底否定原子不可分割的觀念。1911：盧瑟福由散射證明原子核的存在，得到原子結構的行星模型。第六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二Rutherford根據(jù)粒子散射實驗，創(chuàng)立了關于原子結構的“太陽-行星模型”.其要點是：1.所有原子都有一個核即原子核(nucleus)；2.核的體積只占整個原子體積極小的一部分；3.原子的正電荷和絕大部分質量集中在核上；4.電子像行星繞著太陽那樣繞核運動.第七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

根據(jù)當時的物理學概念,帶電微粒在力場中運動時總要產(chǎn)生電磁輻射并逐漸失去能量,運動著的電子軌道會越來越小,最終將與原子核相撞并導致原子毀滅.并且發(fā)射的電磁波應是連續(xù)光譜。Anunsatisfactoryatomicmodel第八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二一、氫原子光譜

原子結構電子結構氫原子氫原子光譜在密閉玻管中裝入稀薄H2，通高壓電流，氫分子解離為氫原子，受激發(fā)而發(fā)光，再通過三稜鏡，就可得到4條比較明顯的線狀光譜（可見光區(qū)），這就是氫原子光譜。譜線符號HHHH/nm656.3486.1434.1410.2顏色紅藍綠藍紫第九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

氫原子光譜是不連續(xù)的線狀光譜，具有量子化的特征。從長波到短波，譜線間的距離越來越小，且譜線具有確定的位置，具有明顯的規(guī)律性。

第十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二二、玻爾理論

1913年，丹麥物理學家Bohr從原子光譜是有間隔的線狀光譜中得到啟示提出了原子的玻爾模型：(1)電子只能在符合一定條件的特定的(有確定的能量和半徑)軌道上運動。這些軌道的能量狀態(tài)不隨時間而改變，因而被稱為定態(tài)軌道。電子在定態(tài)軌道上運動時，不吸收也不釋放能量。軌道半徑r

=

n2ao第十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二(2)不同軌道上運動的電子具有不連續(xù)的能量值(量子化的)，稱為能級(energylevel)。能量最低的定態(tài)稱為基態(tài)，其余狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。(J)n=1,2,……正整數(shù)(3)光譜的頻率離核近能級低的定態(tài)離核遠能級高的定態(tài)原子中的電子從一個軌道躍遷到另一個軌道，要吸收或發(fā)射一個光子(電磁波)，其頻率為：

=E/h第十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二=設H原子中的電子從n=3的軌道躍遷到n=2軌道，

n=3E3=-n=2E2=-E3-E2=3.0310-19J

32=(H)第十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二成功：波爾理論用量子化的特性解釋經(jīng)典物理無法解釋的原子的發(fā)光現(xiàn)象，原子的穩(wěn)定性，氫原子光譜的規(guī)律性。缺陷：未能完全沖破經(jīng)典物理的束縛，電子在原子核外的運動采取了宏觀物體的固定軌道，沒有考慮電子本身具有微觀粒子所特有的性質——波粒二象性。因此，波爾理論無法解釋多電子原子的光譜等問題。第十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)微觀粒子的運動特征一、光的波粒二象性

wave-particledualism

二、核外電子運動的特殊性三、測不準原理uncertaintyprinciple第十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

一、光的波粒二象性不同條件下分別表現(xiàn)出波動和粒子的性質，或者說既具有波動性又具有粒子性，稱為波粒二象性，簡稱二象性。光在空間傳播過程中的干涉、衍射現(xiàn)象突出表現(xiàn)了光的波動性；而光的吸收、發(fā)射、光電效應則突出表現(xiàn)了光的粒子性；波粒二象性是光的屬性。第十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二二、核外電子運動的特殊性

質量極小，速度極大的電子，其運動完全不同于宏觀物體,不遵守經(jīng)典力學規(guī)律。(2)波-粒二象性。德布羅意提出：“半徑”量子化。即：E=-2.18×10-18/n2J即:r=a0n2實物粒子具有波動性。(1)量子化特征。包括能量量子化；他給出了一個德布羅意關系式：這種實物粒子的波稱物質波又稱德布羅意波。第十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二例如：一個電子m

=9.11×10-28gυ=106m.s-1按德布羅意關系：電子λ=727pm此λ值與x射線的相同。電子衍射實驗證實了德布羅意波的存在。(3)統(tǒng)計性。電子的波動性是大量電子(或少量電子的大量)行為的統(tǒng)計結果。所以:物質波是概率波。第十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二電子衍射實驗示意圖定向電子射線晶片光柵衍射圖象第二十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二三、測不準原理△x·△p≥h/4π

（△x確定粒子位置的不準量；△p確定粒子動量的不準值）結論：a、粒子位置的測定準確度越大，則相應的動量的測定正確度越小，反之亦然。

b、微觀粒子運動與宏觀物體的運動不同，沒有確定的一成不變的固定軌道，只有一定的空間幾率分布，即電子的波動性與其微粒行為的統(tǒng)計性規(guī)律相聯(lián)系，軌道一詞在微觀世界中根本就不存在，波動力學的軌道概念與電子在核外空間出現(xiàn)機會最多的區(qū)域相聯(lián)系。第二十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)核外電子運動狀態(tài)的描述一、薛定諤方程二、四個量子數(shù)三、波函數(shù)和電子云的角度分布第二十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二一、薛定諤方程對于電子波，薛定諤給出一個波動方程:其中，

為波函數(shù)，是空間坐標x、y、z的函數(shù)。E為核外電子總能量，V為核外電子的勢能，h為普朗克常數(shù)，m

為電子的質量。m、E、V體現(xiàn)了微粒性，Ψ

體現(xiàn)了波動性。氫原子體系的Ψ和與之對應的E可以通過解薛定諤方程得到，解出的每一個合理的Ψ

和E，就代表體系中電子運動的一種狀態(tài)。可見，在量子力學中是用波函數(shù)來描述微觀粒子的運動狀態(tài)。第二十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二為了解的方便，常把直角坐標x、y、z換成極坐標r

、θ、φ表示，換算關系是：x=rsinθcosφ

y=rsinθsinφ

z=rcosθ

r2=x2+y2+z2

第二十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二為了使求解波函數(shù)合理引入一套參數(shù)n、l、m作為限制條件。

結果如下：n的取值為非零正整數(shù)，l的取值為0到(n

–1)之間的整數(shù)l≤n-1

，而m的取值為0到

l之間的整數(shù)|m|≤l

。

由于上述參數(shù)的取值是非連續(xù)的,故被稱為量子數(shù)。當n、l

和m

的值確定時，波函數(shù)(原子軌道)便可確定。即：每一個由一組量子數(shù)確定的波函數(shù)表示電子的一種運動狀態(tài)。由波函數(shù)的單值性可知，在一個原子中，電子的某種運動狀態(tài)是唯一的，即不能有兩個波函數(shù)完全相同的量子數(shù)。第二十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二ψnlm稱原子軌道(不是軌跡!)。波函數(shù)的空間圖象可形象地理解為電子運動的空間范圍，俗稱“原子軌道”。這不是玻爾軌道，是指核外電子出現(xiàn)概率大的空間區(qū)域。波函數(shù)的空間圖象是原子軌道，原子軌道的數(shù)學表示式是波函數(shù)。波函數(shù)與原子軌道通常作同義詞混用。第二十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二1.主量子數(shù)（n）

描述電子離核的遠近，確定原子的能級或確定軌道能量的高低。決定軌道或電子云的分布范圍。一般n值越大，電子離核越遠，能量越高。主量子數(shù)所決定的電子云密集區(qū)或能量狀態(tài)稱為電子層（或主層）。

n=

1,2,3,4,5,6,7,…

電子層符號

K，L，M，N，O，P，Q,…二、四個量子數(shù)第二十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二2.角量子數(shù)（副量子數(shù)）(l)

同一電子層（n）中因副量子數(shù)（l）不同又分成若干電子亞層（簡稱亞層，有時也稱能級）。l確定同一電子層中不同原子軌道的形狀。在多電子原子中，與n一起決定軌道的能量。

l=0,1,2,3,4,…,n-1亞層符號

s、p、d、f、g……軌道形狀：圓球形啞鈴形花瓣形八瓣形第二十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二3.磁量子數(shù)（m）

確定原子軌道在空間的伸展方向（每一個m值，對應一個方向）

。

m=0,±1,±2,±3,…,±l

可取值(2l+1)個值。

spdf軌道空間伸展方向數(shù)：1357(m的取值個數(shù))

n,l相同，m不同的軌道能量相同。也即同一亞層中因m不同所代表的軌道具有相同的能量。通常將能量相同的軌道互稱為等價軌道或簡并軌道。

第二十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

三個量子數(shù)的取值關系：l受n的限制n=1l=0n=2l=0,1n=3l=0,1,2

m的取值受l的限制：如

l=0m=0

l=1m=-1,0,+1l=2m=-2,-1,0,+1,+2

三個量子數(shù)的一種組合形式?jīng)Q定一個Ψ

，而每一個Ψ又代表一個原子軌道，所以三個量子數(shù)都有確定值時，即確定核外電子的一種電子運動狀態(tài)。

第三十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二此外，還有自旋量子數(shù)—ms：取值：符號：↑,↓表示：

順、逆時針自旋。用分辨能力很強的光譜儀來觀察氫原子光譜，發(fā)現(xiàn)一條譜線是由靠得非常近的兩條線組成，1925年琴倫貝克和高斯米特，根據(jù)前人的實驗提出了電子自旋的概念，用以描述電子的自旋運動。

*按四個量子數(shù)間的關系，可以確定每一電子層中可能存在的電子運動狀態(tài)數(shù)即每一電子層中的電子數(shù)目（2n2）。第三十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第三十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第三十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第三十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二4.電子運動狀態(tài)的描述*用原子軌道(波函數(shù))表示：

ψ(100)=ψ100=ψ1s稱1s軌道;

ψ(200)=ψ200=ψ2s稱2s軌道;

ψ(210)=ψ210=ψ2p稱2pz軌道;*用四個量子數(shù)描述電子的運動狀態(tài),如:

n=2第二電子層。

l

=12p

能級，其電子云呈啞鈴形。

m=02pz軌道，沿z軸取向。

ms=

+順時針自旋。第三十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二若用小黑點的疏密表示的大小，所得到的一黑點圖。

右圖為1s電子云圖。

電子云是電子在核外空間各處出現(xiàn)幾率密度大小的形象化描述。幾率密度=|Ψ|2，|Ψ|2

的圖象稱為電子云。第三十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二三、原子軌道和電子云的圖象作為函數(shù)式ψ可以做圖。為做圖方便，做如下處理：ψ(xyz)—ψ(rθφ)—R(r)Y(θφ)對R做圖，稱原子軌道的徑向分布圖；對Y做圖，稱原子軌道的角度分布圖；對R2做圖，稱電子云的徑向分布圖；對Y2做圖，稱電子云的角度分布圖。徑向波函數(shù)R(r):由n和l決定，它描述波函數(shù)隨電子離核遠近(r)的變化情況；角度波函數(shù)Y(θ，φ):由l和m決定，描述波函數(shù)隨電子在核的不同方向的變化情況。第三十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二1.原子軌道的角度分布圖：

Y(θ，φ)——θ、φ作圖而成。例如：ls至ns

的角度部分函數(shù)為：

s的角度函數(shù)與角度無關，是以半徑為r

的球形。-第三十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第三十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

p軌道的角度分布函數(shù)與方向有關。如Y2pz為：

Y2pz=(3/4π)1/2

cosθ第四十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第四十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二用Y2(θ，φ)－θ，φ作圖即得到電子云的角度分布圖。其圖形與原子軌道角度分布圖相似。2.電子云的角度分布圖第四十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二注意：這些圖象僅是函數(shù)的圖形，不表示原子軌道或電子云的實際形狀。第四十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二電子云的角度分布電子云的角度分布與原子軌道的角度分布之間的區(qū)別：電子云角度分布立體示意圖形狀較瘦沒有正、負號第四十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二本節(jié)小結：1）微觀粒子與光子一樣，具有波、粒二象性。2）電子運動分為軌道運動和自旋運動。3）在氫原子薛定諤方程的求解過程中得到三個量子數(shù)；取值要遵循一定的規(guī)則。4）三個量子數(shù)確定一個原子軌道；四個量數(shù)確定原子軌道中的一個電子。5）電子在軌道中的運動具有統(tǒng)計規(guī)律，可用電子云來描述。第四十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)多電子原子結構一、軌道填充順序圖二、核外電子排布的一般規(guī)則三、電子排布式與電子構型四、原子結構與元素周期系的關系第四十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二在已發(fā)現(xiàn)的112種元素中，除氫以外，都屬于多電子原子。多電子原子除電子與核的作用勢能外，還存在電子之間的作用勢能，因此使得多電子原子體系的勢能部分的表達非常復雜，現(xiàn)有的數(shù)學方法還只能精確求解氫原子和類氫離子體系（核外只有一個電子，如He+等）的薛定諤方程。多電子原子體系可以得到薛定諤方程的近似解，過程十分復雜，本節(jié)只介紹其結果的應用。第四十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

氫原子軌道的能量僅決定于主量子數(shù)n，各軌道能量關系為:

E1S＜E2S=E2P＜E3S=E3P=E3d＜……

在多電子原子中，軌道能量不僅與主量子數(shù)n有關，還與角量子數(shù)l有關。

一、多電子原子軌道的能級

光譜實驗結果歸納出的多電子原子軌道能級高低規(guī)律如下:

角量子數(shù)l

相同時，隨著主量子數(shù)n

值的增大，軌道能量升高。第四十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

l=0時，E1S＜E2S＜E3S等。

l=1時，E2P＜E3P＜E4P,……

主量子數(shù)n

相同時，隨著角量子數(shù)l值的增大，軌道能量也升高。例如，n=2，E2S＜E2P；

n=3，E3S＜E3P＜E3d

一般形式：Ens＜Enp＜End＜Enf

。當主量子數(shù)和角量子數(shù)都不同時，有時出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象。例如，在某些元素中

E4s＜E3d，E5s＜E4d等。第四十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二(1)原子軌道的能級多電子原子中各軌道能量的高低除與n

和l

值有關外，還與電子之間的相互作用能有關，鮑林(L．Pauling)根據(jù)他對原子結構的研究結果，提出了多電子原子軌道的能級高低順序為：

1s；2s，2p；3s，3p；4s，3d，4p；5s，4d，5p；6s，4f，5d，6p；7s，5f,…。

第五十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

用(n+0.7l)值衡量軌道能量的高低。⑵徐光憲規(guī)則如：6s（n+0.7l）6.04f———6.15d———6.46p———6.7(n+0.7l)值首位數(shù)相同的能級為同一能級組,是劃分周期的依據(jù)。第五十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二二、核外電子排布的一般規(guī)則核外電子排布的三個原理

根據(jù)光譜數(shù)據(jù)，多電子原子中電子的排布遵循三個原理：最低能量原理、泡利(Pauli)不相容原理、洪特(Hund)規(guī)則。能量最低原理

核外電子排布將盡可能優(yōu)先占據(jù)能級較低的軌道，使系統(tǒng)能量處于最低。第五十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二泡利不相容原理

在同一原子中不可能有四個量子數(shù)完全相同的兩個電子。

由泡利原理可知，在每一個原子軌道（n，l，m相同的軌道）中最多允許容納兩個自旋反平行的電子。第五十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二洪特（Hund）規(guī)則當電子在n,l相同的數(shù)個等價軌道上排布時，每個電子盡可能占據(jù)磁量子數(shù)不同的軌道且自旋平行。？碳原子(1s22s22p2)的兩個p電子2p軌道上排布

IIIIII共有以下三種排列方法：兩個電子在p軌道上的排布

此外，電子處于全滿(s2,p6,d10,f14)、半滿(s1,

p3,d5,f7)、全空(s0,p0,d0,f0)時系統(tǒng)較穩(wěn)定。第五十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二三、核外電子排布式和外層電子構型(1)

電子排布式

多電子原子核外電子排布的表達式叫電子排布式。

例如鈦(Ti)原子有22個電子，按上述三個原理和近似能級順序，電子的排布情況應為:22Ti

1s22s22p63s23p64s23d2

但在書寫電子排布式時,要將3d軌道放在4s前面，即鈦原子的電子排布式正確的寫法為:

22Ti

1s22s22p63s23p63d24s2第五十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二原子實：內層已達稀有氣體的電子層結構寫成“原子實”原子實是除去最高能級組以外的原子實體。

22Ti的電子分布可以簡寫成:[Ar]3d24s2(2)

外層電子構型

化學反應只涉及外層電子的得失，只需寫出外層電子排布式即可。外層電子排布式又稱為價電子構型。第五十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二主族元素價電子構型為ns電子+np電子，例如

17Cl的價電子構型：3s23p5；

34Se的價電子構型：4s24p4。

副族元素價電子構型為ns電子+(n-1)d電子

Ti的價電子構型：3d24s2；

Mn的價電子構型：3d54s2；

Cu的價電子構型：3d104s1。

鑭系和錒系元素價電子構型ns電子+(n-2)f電子。第五十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二(3)離子的外層電子排布式

原子失去電子而成為正離子時，首先失去最外層的電子，其先后順序一般為np，ns，(n-1)d，(n-2)f，例如:Mn2+的外層電子構型是

3d54s0Ti4+的外層電子構型是

3s23p6

原子成為負離子時，原子所得的電子總是排布在它的最外電子層上。例如，

C1-的外層電子排布式是

3s23p6

第五十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二寫出所給元素的電子排布(按能級)狀況：

22Ti1s2s2p3s3p4s3d26Fe1s22s22p63s23p64s250Sn1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p2226263d223d6課堂練習：第五十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二Q：為什么最外電子層的電子數(shù)不能超過8個,次外電子層的電子數(shù)不能超過18個?A：在最外電子層(n),8個電子是:ns2np6若有第9個電子應是nd1。由于能級交錯，nd能級高于(n+1)s能級。所以此電子必定填為(n+1)s1。此時n層已不是最外電子層了。

同理，次外電子層(n-1)的第19個電子是這樣填入的:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10(n-1)f1但是(n-1)f能級高于(n+1)s能級，此電子必定是(n+1)s1。此時n-1已不是次外層而是外數(shù)第三層了。第六十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二思考1：以下排列

s→p→s→d→p→s→f→d→p

是否具有周期性？答：若按以下方式排列

s→p s→d→p s→f→d→p思考2：元素性質為何呈現(xiàn)周期性？答：元素性質取決于原子的外層電子構型。由于原子的外層電子構型具有周期性，因此元素性質也具有周期性。三．原子結構的周期性規(guī)律第六十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

1．原子結構與元素周期律

(1)元素的分區(qū)

根據(jù)原子的價電子構型，將周期系分成5個區(qū)，即s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。

s區(qū)

ns1～ns2

p區(qū)

ns2np1～ns2np6

d區(qū)

(n-1)d1ns2～(n-1)d8ns2

ds區(qū)

(n-1)d10ns1～(n-1)d10ns2

f區(qū)

(n-2)f1ns2～(n-2)f14ns2第六十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二(2)元素在周期表中的位置與結構的關系

周期號數(shù)＝原子的電子層數(shù)。主族元素:族號數(shù)＝最外層電子數(shù)。副族元素：

ⅠB～ⅡB族號數(shù)＝最外層電子數(shù)；

ⅢB～ⅦB族序數(shù)＝最外層電子數(shù)+次外層d電數(shù)

Ⅷns電子+(n-1)d電子數(shù)＝8～10

零族最外層電子數(shù)為8(或2)

同族元素具有相同的價電子構型，因而具有相似的化學性質。第六十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二2.

元素的氧化值

同周期的主族元素

最高氧化值＝族序數(shù)d區(qū)元素

最高氧化值＝ns電子+(n-1)d電子(不超過8)。例如，第ⅢB至第ⅦB族元素(與主族相似)

最高氧化值=族序數(shù)ds區(qū)ⅠB族Cu、Ag、Au最高氧化值分別為+2.+1,+3。

除釕(Ru)和鋨(Os)外，第Ⅷ族中其他元素未發(fā)現(xiàn)有氧化值為+8的化合物。

第六十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二注意：副族元素大都具有可變的氧化值。下表中列出了第4周期副族元素的主要氧化值。IA元素的氧化值+1IIA變價元素中，下劃線的較穩(wěn)定IIIAIVAVAVIAVIIA+2+3-4+4-3+1+3+5-2+4+6-1+1+5+7IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB+3+2+4+3+5+3+6+2+7+2+3+8+1+2+3+2+3

+1+4

+2+5

+3+6

+4第六十五頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二在多電子原子中，電子不僅受原子核的吸引，而且它們彼此之間也存在著相互排斥作用。屏蔽效應其它電子對某一選定電子的排斥作用實際上就是削弱了原子核對該電子的吸引作用，因此原子核作用于該電子的正電荷降低了，不再是Z，而是變成了Z*，其中Z*=Z－σ，我們把Z*稱之為有效核電荷，σ叫做屏蔽常數(shù)，上述作用稱之為屏蔽效應。四．原子性質的周期性規(guī)律1.

有效核電荷第六十六頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二對主族元素：同一周期，從左到右Z*明顯增加；同一主族，從上到下Z*增加不明顯。對副族元素：過渡元素，從左到右Z*增加不明顯；鑭系元素，從左到右Z*基本不變化。結論：第六十七頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二

原子中的電子在核外運動并沒有固定的軌跡，電子云也沒有明確的邊界，因此原子并不存在固定的半徑。共價半徑：金屬半徑：范德華半徑：原子半徑的大小取決于原子的有效核電荷和核外電子層結構。2.

原子半徑第六十八頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二對主族元素：同一周期，從左到右r逐漸減小；同一主族，從上到下r逐漸增大。對副族元素：過渡元素，從左到右r減小緩慢；鑭系元素，從左到右r逐漸收縮。結論：第六十九頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二3.電離能與電子親和能①金屬性與非金屬性

金屬元素易失電子變成正離子，可用金屬性表征原子失去電子的能力，元素的原子愈容易失去電子，它的金屬性就愈強；

非金屬元素易得電子變成負離子，可用非金屬性表征原子得電子的能力，原子獲得電子的能力愈強，它的非金屬性就愈強。第七十頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二②電離能I

表征元素失去電子難易程度的物理量,定義為：氣態(tài)的原子失去一個電子變成+1價的離子所需吸收的能量叫做該元素的第一電離能。

氣態(tài)一價陽離子再失去一個電子成為氣態(tài)二價陽離子所需的能量稱為第二電離能.以此類推。電離能的大小取決于原子的有效核電荷、原子半徑和核外電子層結構。第七十一頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二思考1：

第一電離能與原子半徑之間的關系如何？答：原子半徑r大時，電子離核遠，受核的引力小，較易電離，從而電離能較小。思考2：

電離能與金屬活潑性之間的關系如何？答：電離能越小，金屬的活潑性越強。第七十二頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二對主族元素：同一周期，從左到右I逐漸增大；同一主族，從上到下I逐漸減小。對副族元素：過渡元素，從左到右I增大緩慢；鑭系元素，從左到右變化極不規(guī)律。結論：第七十三頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二第一電離能的周期性第七十四頁，共八十二頁，編輯于2023年，星期二思考3：N(2s22p3)的第一電離能偏大，而B(2s22p1)的第一電離能偏??？為什么？答：N原子的特征電子構型為p軌道半充滿，較穩(wěn)定(不易電離