無(wú)機(jī)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律

無(wú)機(jī)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律第1頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．初步了解原子核外電子運(yùn)動(dòng)的近代概念、原子能級(jí)、波粒二象性、原子軌道和電子云概念。2．了解四個(gè)量子數(shù)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，掌握四個(gè)量子數(shù)的物理意義、取值范圍。3．熟悉s、p、d

原子軌道的形狀和方向。4．理解原子結(jié)構(gòu)近似能級(jí)圖，掌握原子核外電子排布的一般規(guī)則和s、p、d、f

區(qū)元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。5．會(huì)從原子的電子層結(jié)構(gòu)了解元素性質(zhì)，熟悉原子半徑、電離能、電子親和能和電負(fù)性的周期性變化。第2頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月夸克質(zhì)子中子原子核電子微觀（宇觀）宇宙星體宏觀納米材料（介觀）原子(離子)單質(zhì)化合物分子5.1.1化學(xué)研究的對(duì)象哪些是關(guān)鍵性的問題呢？化學(xué)反應(yīng)的性能問題;化學(xué)催化的問題;生命過程中的化學(xué)問題。當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)大致是：由宏觀到微觀，由定性到定量，由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)態(tài)，由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并用理論指導(dǎo)實(shí)踐，開創(chuàng)新的研究。5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（1）第3頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2亞原子粒子人們將組成原子的微粒叫亞原子粒子。亞原子粒子曾經(jīng)也叫基本粒子,近些年越來(lái)越多的文獻(xiàn)就將其叫粒子。迄今科學(xué)上發(fā)現(xiàn)的粒子已達(dá)數(shù)百種之多。與化學(xué)相關(guān)的某些亞原子粒子的性質(zhì)名稱

符號(hào)質(zhì)量/u電荷/e電子

質(zhì)子

中子

正電子

α粒子

β粒子γ光子e–p

ne+αβ

γ

5.486×10–41.0073

1.0087

(氦原子的核)

(原子核射出的e-)

(原子核射出的電磁波)–1＋105.486×10–4＋1＋2–105.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2）第4頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析（1）絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)——說明原子是中空的球體（2）極少數(shù)α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角超過90°——說明原子核帶正電（3）有的α粒子甚至被彈回——說明原子核是一個(gè)體積小而堅(jiān)硬的不能穿透的核（4）帶相反電荷的電子并沒有落到帶正電荷的原子核上——說明電子在核四周作高速運(yùn)動(dòng)2、進(jìn)一步分析：原子中存在著很小的帶正電荷的核，原子的全部正電荷及幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，只有電量和質(zhì)量都較大才會(huì)這樣。

3、結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算提出原子結(jié)構(gòu)的行星模型（solarsystemmodel），即原子是由帶正電荷的、質(zhì)量很集中的、體積很小的原子核和在它周圍運(yùn)動(dòng)著的帶負(fù)電荷的電子組成的，就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)體系。盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)第5頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3夸克名稱下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克頂夸克符號(hào)duscbt電荷-1/3+2/3-1/3+2/3-1/3+2/3質(zhì)量為質(zhì)子的1/100或1/200質(zhì)子的200倍發(fā)現(xiàn)年代197419771995某些最重要的夸克根據(jù)1961年由蓋爾-曼（GellM-Mann）建立的新模型，質(zhì)子和中子都是由更小的粒子夸克組成的，但現(xiàn)有的理論還不能預(yù)言(當(dāng)然更不用說從實(shí)驗(yàn)上證明)電子是可分的。5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（3）第6頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（4）連續(xù)光譜(自然光)c=電磁波連續(xù)光譜連續(xù)光譜(實(shí)驗(yàn)室)第7頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（5）5.1.4氫原子光譜Balmer系紅青藍(lán)紫第8頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（6）氫原子光譜:線譜第9頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（7）巴爾麥(J.Balmer)經(jīng)驗(yàn)公式(1885)

:譜線波長(zhǎng)的倒數(shù),波數(shù)(cm-1).n:大于2的正整數(shù).

當(dāng)n=3,4,5,6分別對(duì)應(yīng)氫光譜中↓↓↓↓

H、H、H、H、Balmer系瑞典物理學(xué)家Balmer(1825-1898)第10頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（8）n1=1,2…

n2：n2>n1的正整數(shù)：譜線的頻率(s-1)RH：里得堡(Rydberg)常數(shù)1.097×107m-1里得堡(Rydberg)------瑞典1913Rydberg(1854-1919)瑞典物理學(xué)家第11頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12OxygenCalciumCarbonHeliumHydrogenIronKryptonMagnesiumNeonNitrogenSulfurSodiumXenonAllelementshaveuniqueemissionspectra第12頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾總結(jié)當(dāng)時(shí)最新的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)（普朗克的黑體理論和量子概念、愛因斯坦的光子論、盧瑟福原子帶核模型等）基礎(chǔ)上，建立了氫原子核外電子運(yùn)動(dòng)模型，解釋了氫原子光譜，稱為玻爾理論。5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（8）5.1.5Boher理論①1900年，德國(guó)科學(xué)家Planck提出了著名的量子論。Planck認(rèn)為在微觀領(lǐng)域能量是不連續(xù)的，物質(zhì)吸收或放出的能量總是一個(gè)最小的能量單位的整倍數(shù)。這個(gè)最小的能量單位稱為能量子。②1905年瑞士科學(xué)家Einstein在解釋光電效應(yīng)時(shí)，提出了光子論。Einstein認(rèn)為能量以光的形式傳播時(shí)，其最小單位稱為光量子，也叫光子。光子能量的大小與光的頻率成正比。第13頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（9）E=h式中E為光子的能量，為光子的頻率，h為Planck常數(shù)，其值為6.62610-34Js。物質(zhì)以光的形式吸收或放出的能量只能是光量子能量的整數(shù)倍。電量的最小單位是一個(gè)電子的電量。概括為：在微觀領(lǐng)域中能量、電量是量子化的。量子化是微觀領(lǐng)域的重要特征。Borh量子化模型第14頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（10）Bohr理論的三點(diǎn)假設(shè)：(1)核外電子只能在有確定半徑和能量的軌道上運(yùn)動(dòng)，在同一個(gè)軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子能量固定。軌道角動(dòng)量P=mur=nh2（2）電子在離核越遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，能量越大。通常，電子處在離核最近的軌道上，能量最低，原子處于基態(tài)；原子得能量后，電子被激發(fā)到高能軌道上，原子處于激發(fā)態(tài)。（3）處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，可以躍遷到離核較近的軌道上。從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)釋放光能，光的頻率取決于軌道間的能量差。h=E2-E1E2-E1=hBohr量子化條件-13.6E=n2ev第15頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（11）●計(jì)算氫原子的電離能波爾理論的成功之處●解釋了H及He+、Li2+、B3+的原子光譜WavetypeHaHbHgHdCalculatedvalue/nm656.2486.1434.0410.1Experimentalvalue/nm656.3486.1434.1410.2●說明了原子的穩(wěn)定性●對(duì)其他發(fā)光現(xiàn)象（如Ｘ光的形成）也能解釋●不能解釋氫原子光譜在磁場(chǎng)中的分裂波爾理論的不足之處●不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)●不能解釋多電子原子的光譜丹麥物理學(xué)家1885-1962第16頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（12）5.1.6核外電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性1924年，法國(guó)年輕的物理學(xué)家L.deBroglie(1892—1987)指出，對(duì)于光的本質(zhì)的研究，人們長(zhǎng)期以來(lái)注重其波動(dòng)性而忽略其粒子性；與其相反，對(duì)于實(shí)物粒子的研究中，人們過分重視其粒子性而忽略了其波動(dòng)性。

L.deBroglie從Einstein的質(zhì)能聯(lián)系公式E=mc2和光子的能量公式E=h的聯(lián)立出發(fā)，進(jìn)行推理：用P表示動(dòng)量，則P=mc，故有公式第17頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（13）電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意的假設(shè)微觀粒子具有波粒二象性。粒子的波動(dòng)是大量微粒運(yùn)動(dòng)(或者是一個(gè)粒子千萬(wàn)次運(yùn)動(dòng))所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，是微粒行為統(tǒng)計(jì)規(guī)律的表現(xiàn)。

--------物質(zhì)波又稱概率波第18頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正是由于波粒二象性這一微觀粒子運(yùn)動(dòng)區(qū)別于宏觀物體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)特征，所以描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能使用經(jīng)典的牛頓力學(xué)，而要用量子力學(xué)。X-raytube可見光、X射線和電子束的衍射圖

5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（14）第19頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（15）5.1.7測(cè)不準(zhǔn)原理(WernerHeisenberg,1926)

微觀粒子，不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量其位置和動(dòng)量。x

－粒子的位置不確定量p－粒子的運(yùn)動(dòng)速度不確定量WernerHeisenberg(1901-1976)第20頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（16）5.1.8波函數(shù)和原子軌道1926年，奧地利物理學(xué)家Schr?dinger根據(jù)波粒二象性的概念，通過光學(xué)和力學(xué)方程之間的類似和對(duì)比，提出微觀粒子運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(x,y,z)－量子力學(xué)中描述核外電子在空間運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，即原子軌道

E－軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能總和）m—微粒質(zhì)量，h

—普朗克常數(shù)x,y,z為微粒的空間坐標(biāo)(x,y,z)波函數(shù)第21頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（17）(1)電子云（electroncloud）電子在核外空間出現(xiàn)的概率密度大小的形象化描述。Schr?dinger波函數(shù)（原子軌道）的物理意義：

||2代表電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率密度

||2值大，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率大

||2值小，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率小1s2s2p第22頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）各種電子云的角度分布圖zxspzzx電子云的角度分布圖比波函數(shù)的角度分布圖略“瘦”些。電子云的角度分布圖沒有‘’‘’。dz2zxydx2－y2xydxyx作為波函數(shù)的符號(hào)，它表示原子軌道的對(duì)稱性，因此在討論化學(xué)鍵的形成時(shí)有重要作用。波函數(shù)的角度分布圖有‘’‘’。這是根據(jù)的解析式算得的。它不表示電性的正負(fù)。5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（18）第23頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各種電子云的角度分布圖（立體）第24頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（19）（3）

量子數(shù)薛定鍔方程的數(shù)學(xué)解很多，而要使所求的解具有特定的物理意義（電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)合理解），必需引用取某些整數(shù)值的三個(gè)參數(shù)（三個(gè)量子數(shù)），它們只能取如下數(shù)值：

主量子數(shù)

n=1，2，3，……，

角量子數(shù)

l=0，1，2，…，n-1。共可取n個(gè)數(shù)值。

磁量子數(shù)

m=0，1，2，…，

l。共可取2l+1

個(gè)數(shù)值。

第25頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（20）2.描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)（1）主量子數(shù)n，n=1,2,3…正整數(shù)，它決定電子離

核的遠(yuǎn)近和能級(jí).(2)角量子數(shù)l，l=0,1,2,3…n-1，以s，p，d，f

對(duì)應(yīng)的能級(jí)表示亞層，它決定了原子軌道或電子

云的形狀.

(3)磁量子數(shù)m，原子軌道在空間的不同取向，m=0,1,2,3...l,一種取向相當(dāng)于一個(gè)軌道，共可

取2l+1個(gè)數(shù)值。m值反應(yīng)了波函數(shù)(原子軌道)或

電子云在空間的伸展方向.(4)

自旋量子數(shù)ms，ms=1/2,表示同一軌道中電子的二種

自旋狀態(tài)

(5)根據(jù)四個(gè)量子數(shù)的取值規(guī)則，則每一電子層中可容納的電子總數(shù)為2n2.第26頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（21）◆與電子能量有關(guān)，對(duì)于氫原子，電子能量唯一決定于n◆確定電子出現(xiàn)概率最大處離核的距離◆不同的n值，對(duì)應(yīng)于不同的電子殼層１２３４５……..

KLMNO……..（1）主量子數(shù)n(principalquantumnumber)第27頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（22）◆與角動(dòng)量有關(guān)，對(duì)于多電子原子,l

也與E有關(guān)◆

l的取值0，1，2，3……n-1(亞層）s,p,d,f…...◆l

決定了ψ的角度函數(shù)的形狀（2）角量子數(shù)l(angularmomentumquantumumber)nl1234(亞層)0000S111p22d3f第28頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（23）◆與角動(dòng)量的取向有關(guān)，取向是量子化的◆

m可取0，±1,±2……±l◆取值決定了ψ角度函數(shù)的空間取向◆m值相同的軌道互為等價(jià)軌道(簡(jiǎn)并軌道)（3）磁量子數(shù)m(magneticquantumnumber)lm軌道數(shù)0(s)1(p)2(d)3(f)0＋10－1＋2＋10－1－2＋3＋2＋10－1－2－31357第29頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（24）s軌道(l=0,m=0):m一種取值,空間一種取向,一條s軌道

p軌道(l

=1,m=+1,0,-1)

m三種取值,三種取向,三條等價(jià)(簡(jiǎn)并)p軌道第30頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（25）d

軌道(l=2,m=+2,+1,0,-1,-2):m五種取值,空間五種取向,五條等價(jià)(簡(jiǎn)并)d

軌道第31頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（26）

f

軌道(l=3,m=+3,+2,+1,0,-1,-2,-3):m七種取值,空間七種取向,七條等價(jià)(簡(jiǎn)并)f軌道第32頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（27）（4）自旋量子數(shù)ms(spinquantumnumber)◆描述電子繞自軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)◆自旋運(yùn)動(dòng)使電子具有類似于微磁體的行為◆ms取值+1/2和-1/2，分別用↑和↓表示磁場(chǎng)屏幕窄縫銀原子流爐第33頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（28）角量子數(shù)0123……原子軌道

spdf……例如:n=2,l

=0,m=0,2s

n=3,l

=1,m=0,3pz

n=3,

l

=2,m=0,3dz2核外電子運(yùn)動(dòng)軌道運(yùn)動(dòng)自旋運(yùn)動(dòng)與一套量子數(shù)相對(duì)應(yīng)（自然也有1個(gè)能量Ei)nlmms第34頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寫出與軌道量子數(shù)n=4,l=2,m=0的原子軌道名稱。原子軌道是由n,l,m三個(gè)量子數(shù)決定的。與l=2

對(duì)應(yīng)的軌道是d

軌道。因?yàn)閚=4,該軌道的名稱應(yīng)該是4d.

磁量子數(shù)m=0

在軌道名稱中得不到反映,但根據(jù)我們迄今學(xué)過的知識(shí),m=0表示該4d

軌道是不同伸展方向的5條4d

軌道之一。第35頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（1）5.2.1多電子原子能級(jí)1.L.Pauling原子軌道近似能級(jí)圖（牢記）1s;2s2p;3s3p;4s3d4p;5s4d5p;

6s4f5d6p;7s5f6d第36頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（2）（1）原子軌道近似能級(jí)圖

Pauling，美國(guó)著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖。第一組1s

第二組2s2p

第三組3s3p

第四組4s3d4p

第五組5s4d5p

第六組6s4f5d6p

第七組7s5f6d7p其中除第一能級(jí)組只有一個(gè)能級(jí)外，其余各能級(jí)組均以ns開始，以np結(jié)束。所有的原子軌道，共分成七個(gè)能級(jí)組第37頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各能級(jí)組之間的能量高低次序，以及能級(jí)組中各能級(jí)之間的能量高低次序，在下頁(yè)的圖示中說明。5.2原子核外電子的排布和元素周期系（3）(1s)1s(2s,2p)2p2s(3s,3p)3p3s(4s,3d,4p)4p3d4s(5s,4d,5p)5p4d5s(6s,4f,5d,6p)6p5d6s4f(7s,5f,6d,7p)7p6d7s5f近似能級(jí)圖能級(jí)圖能量E第38頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（4）原子軌道能級(jí)由低到高的順序（1）l相同，n越大，能級(jí)越高，1s<2s<3s<4s1s;2s,2p;3s,3p;4s,3d,4p;5s,4d,5p;6s,4f,5d,6p;

7s,5f,6d,……多電子原子軌道的能級(jí)與主量子數(shù)和角量子數(shù)有關(guān)（2）n相同，l越大，能級(jí)越高，ns<np<nd<nf（3）n不同，l不同，有時(shí)出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)，4s<3d，5s<4d,6s<4f<5d,…..第39頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（5）2.徐光憲先生的近似規(guī)律:（1）多電子原子體系外層電子的能級(jí)與(n+0.7l)有關(guān),(n+0.7l)

值越大,能級(jí)越高;（2）對(duì)于離子的外層電子,(n+0.4l)

值越大,能級(jí)越高;（3）對(duì)于原子或離子來(lái)說,能級(jí)高低基本上由主量子數(shù)確定。以第七能級(jí)組為例進(jìn)行討論7p（n+0.7l）=7+0.71=7.76d（n+0.7l）=6+0.72=7.45f（n+0.7l）=5+0.73=7.17s（n+0.7l）=7+0.70=7.0因此，各能級(jí)均屬于第七能級(jí)組，能級(jí)順序?yàn)镋7s

E5f

E6d

E7p第40頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（6）

n=1

n=2

n=3

n=4原子序數(shù)z能量2s1s3s4s3p2p4p3d4f4d

CuE4s>E3d，形成Cu+時(shí)，先失去

4s電子；

KE4s<E3d，先填充

4s。如何解釋這種現(xiàn)象？科頓能級(jí)圖討論了原子軌道的能量與原子序數(shù)之間的關(guān)系。3.Cotton原子軌道能級(jí)圖第41頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（7）核外電子分布三規(guī)則：最低能量原理：電子在核外排列應(yīng)盡先分布在低能級(jí)軌道上,使整個(gè)原子系統(tǒng)能量最低。Pauli不相容原理：每個(gè)原子軌道中最多容納兩個(gè)自旋方式相反的電子。Hund規(guī)則在n和l相同的軌道上分布的電子,將盡可能分占m值不同的軌道,且自旋平行。第42頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（8）第43頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（9）Z=7，N：1s22s22p3Z=26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Z=17

Cl：1s22s22p63s23p5Z=19

K：1s22s22p63s23p64s21原子

能級(jí)排列序列

光譜實(shí)驗(yàn)序列

Cr

Mo

Cu

Ag

Au

[Ar]3d

44s

2

[Kr]4d

45s

2

[Ar]3d

94s

2

[Kr]4d

95s

2

[Xe]4f

145d

96s

2

[Ar]3d

54s

1

[Kr]4d

55s

1

[Ar]3d

104s

1

[Kr]4d

105s

1

[Xe]4f14

5d106s

1

第44頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月共七個(gè)周期,對(duì)應(yīng)于順序圖中的七個(gè)能級(jí)組。各周期均以填充

s軌道的元素開始,并以填充p軌道的元素告終。你能聯(lián)系起周期與能級(jí)順序圖之間的關(guān)系嗎?5.2原子核外電子的排布和元素周期系（10）第45頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

區(qū)

價(jià)電子構(gòu)型

s區(qū)

ns1~2

ns2np1~6

記住元素所在的周期號(hào)和族號(hào)

p區(qū)

d區(qū)

f區(qū)(n–1)d1~10ns1~2(n–2)f1~14(n–1)d

0~1ns2價(jià)電子構(gòu)型相似的元素在周期表中分別集中在5個(gè)區(qū)(block)就能夠?qū)懗鲈拥膬r(jià)電子組態(tài)5.2原子核外電子的排布和元素周期系（11）ds區(qū)(n-1)d10ns2第46頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.元素周期律DmitriMendeleev(1834-1907)

1869,63個(gè)已知元素按化學(xué)、物理性質(zhì)的相似性分組5.2原子核外電子的排布和元素周期系（12）第47頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2原子核外電子的排布和元素周期系（13）元素周期律：元素以及由它形成的單質(zhì)和化合物的性質(zhì)，隨著元素的原子序數(shù)(核電荷數(shù))的依次遞增，呈現(xiàn)周期性的變化。元素周期表(長(zhǎng)表)：周期號(hào)數(shù)等于電子層數(shù)。各周期元素的數(shù)目等于相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。主族元素的族號(hào)數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。第48頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(1)5.4.1.原子半徑（r）共價(jià)半徑同種元素的兩個(gè)原子以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí)，其核間距離的一半金屬半徑金屬單質(zhì)的晶體中，相鄰兩原子的核間距離的一半范德華半徑當(dāng)原子間沒有形成化學(xué)鍵而只靠分子間的作用力互相接近時(shí)，相鄰兩原子的核間距離的一半第49頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬半徑：金屬晶體中測(cè)定兩個(gè)最鄰近原子的核間距一半原子半徑：測(cè)定單質(zhì)分子中兩個(gè)相鄰原子的核間距一半5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(2)第50頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(3)主族元素：從左到右r減小;從上到下r增大。過渡元素：從左到右r緩慢減小;從上到下r略有增大。主族元素第51頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(4)同B族變化不明顯，特別是第五和第六周期的B族元素、原子半徑非常接近，以致于它們的性質(zhì)非常相似，在自然界中常常共生在一起，難以分離。第52頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(一)總趨勢(shì)：隨著原子序數(shù)的增大,原子半徑自左至右減小解釋:電子層數(shù)不變的情況下,有效核電荷的增大導(dǎo)致核對(duì)外層電子的引力增大5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(5)第53頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(6)鑭系元素從左到右，原子半徑減小幅度更小，這是由于新增加的電子填入外數(shù)第三層上，對(duì)外層電子的屏蔽效應(yīng)更大，外層電子所受到的Z*增加的影響更小。鑭系元素從鑭到鐿整個(gè)系列的原子半徑減小不明顯的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。鑭系收縮第54頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(7)第55頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(8)5.4.2電離能

基態(tài)氣體原子失去電子成為帶一個(gè)正電荷的氣態(tài)正離子所需要的能量稱為第一電離能，用I

1表示。由+1價(jià)氣態(tài)正離子失去電子成為帶+2價(jià)氣態(tài)正離子所需要的能量稱為第二電離能，用I

2表示。E(g)

E+(g)+e-I

1第56頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(9)同族總趨勢(shì)：自上至下減小,與原子半徑增大的趨勢(shì)一致同周期總趨勢(shì):自左至右增大,與原子半徑減小的趨勢(shì)一致第57頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(10)第58頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(11)5.4.3電子親和能X(g)+e-=X-(g)

X-

(g)+e-

=X

2-

(g)例如，O-(g)

+e-==O2-(g)A2=-780kJ.mol-1指一個(gè)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)放出或吸收的能量。常以符號(hào)Eea表示，也有第一、第二、…之分。元素第一電子親和能的正值表示放出能量,負(fù)值表示吸收能量。元素的電子親和能越大,原子獲取電子的能力越強(qiáng),即非金屬性越強(qiáng)。第59頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素非金屬性愈強(qiáng),第一電子親合能愈大5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(12)第60頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4元素的基本性質(zhì)及周期性的變化規(guī)律(13)第61頁(yè)，課件共67頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4.4電負(fù)性而在許多反應(yīng)中，并非單純的電子得失，單純的形成