原子結構與元素周期律5-1(2)

1、l多電子原子能級l核外電子排布l原子的電子層結構和元素周期律鮑林近似能級圖1so2so2pooo3so3pooo4so4pooo3dooooo5so5pooo4dooooo6so6pooo5dooooo4fooooooo能量1(1s)2(2s 2p)3(3s 3p)4(4s 3d 4p)5(5s 4d 5p)6(6s 4f 5d 6p)能級組7so7pooo6dooooo5fooooooo7(7s 5f 6d 7p)ns,(n-2)f,(n-1)d,np由圖可以看出：由圖可以看出：（1 1）單電子原子（）單電子原子（Z=1)Z=1)中，能量只與中，能量只與n n有關，且有關，且n n，E E（

2、2 2）多電子原子（）多電子原子（Z 2Z 2）中）中, ,能量與能量與n n、l l有關。有關。 n n 相同，相同，l l 不同，則不同，則 l l，E E 如：如：E EnsnsE EnpnpE EndndE Enfnf l l 相同，相同，n n 不同，則不同，則n n，E E 如：如：E E1s1sE E2s2sE E3s3s E E2p2pE E3p3pE E4p4p E E3d3dE E4d4dE E5d5d（3 3）能級交錯）能級交錯 若若n n和和l l都不同，雖然能量高低基本上由都不同，雖然能量高低基本上由n n的大小決定，但有時也會出現(xiàn)高的大小決定，但有時也會出現(xiàn)高電子層

3、中低亞層（如電子層中低亞層（如4s4s）的能量反而低于某些低電子層中高亞層（如）的能量反而低于某些低電子層中高亞層（如3d)3d)的能的能量這種現(xiàn)象稱為量這種現(xiàn)象稱為能級交錯能級交錯。能級交錯是由于核電荷增加，核對電子的引力。能級交錯是由于核電荷增加，核對電子的引力增強，各亞層的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。能級交錯對原子中增強，各亞層的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。能級交錯對原子中電子的分布有影響。電子的分布有影響。 l基態(tài)原子核外電子排布三規(guī)則l基態(tài)原子的電子排布原子中原子核和各個電子都盡可能處于最低能級，從而使整個原子的能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)。處于基態(tài)的原子稱為基態(tài)原子基態(tài)

4、原子。激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) l保利不相容原理在同一原子中，每個軌道上最多只能容納兩個自在同一原子中，每個軌道上最多只能容納兩個自旋方向相反的電子旋方向相反的電子l能量最低原理在滿足保利不相容原理的前提下，電子在原子軌在滿足保利不相容原理的前提下，電子在原子軌道上的排布應使整個原子體系能量處于最低道上的排布應使整個原子體系能量處于最低l洪特規(guī)則在等價軌道在等價軌道(3個個p軌道軌道,5個個d軌道軌道,7個個f軌道軌道)上，上，電子將盡可能以自旋平行的方式分占不同軌道電子將盡可能以自旋平行的方式分占不同軌道等價軌道全等價軌道全(p6,d10,f14)、半充滿、半充滿(p3,d5,f7)和全空和全空(p0,

5、d0,f0 )，能量最低，原子結構穩(wěn)定，能量最低，原子結構穩(wěn)定 根據以上的排布規(guī)則，可以推算各電子層、電子亞層根據以上的排布規(guī)則，可以推算各電子層、電子亞層和軌道中最多能容納多少電子。和軌道中最多能容納多少電子。 由于每一個電子層（由于每一個電子層（n)n)中有中有n n個電子亞層（每一個電子個電子亞層（每一個電子亞層又可以有（亞層又可以有（2l+12l+1）個軌道），則每一電子層可能有的）個軌道），則每一電子層可能有的軌道數(shù)為軌道數(shù)為n n2 2。 又由于每一個軌道上最多容納兩個電子，所以每一電又由于每一個軌道上最多容納兩個電子，所以每一電子層的最大容量為子層的最大容量為2 n2 n2 2，

6、每一電子亞層中的電子數(shù)不超過，每一電子亞層中的電子數(shù)不超過2 2（2l+12l+1）個）個。電子層的最大容量（電子層的最大容量（n n1 14 4）l多電子原子中電子進入軌道的能級順序是1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6dr (原子原子) r ( 正離子正離子)l同一周期同一周期 短周期中短周期中長周期中長周期中逐漸減小逐漸減小 Z*增加增加l同一族同一族 同同A族中族中 同同B族中族中l(wèi)特別是第五和第六周期的元素、原子半徑非常特別是第五和第六周期的元素、原子半徑非常接近，以致于它們的性質非常相似，在自然界接近，以致于它們的性質非常相似，在自然界中常常共生在

7、一起，難以分離。中常常共生在一起，難以分離。依次增大依次增大電子層增加電子層增加變化不明顯變化不明顯 主族元素原子半徑的變化主族元素原子半徑的變化 半充滿和全充滿時，原子半徑大半充滿和全充滿時，原子半徑大 由上到下，半徑依次增大；從左到右，半徑逐漸減小由上到下，半徑依次增大；從左到右，半徑逐漸減小。 原子半徑原子半徑( (相對大?。┫鄬Υ笮。?副族原子半徑的變化不明顯。副族原子半徑的變化不明顯。2.2.第五和第六周期元素半徑非常接近（鑭系收縮）第五和第六周期元素半徑非常接近（鑭系收縮） 3. 3.從左到右，半徑緩慢減小，而鑭系和錒系元素從左到右，半徑緩慢減小，而鑭系和錒系元素半徑減小得更加緩慢

8、，并且有例外。半徑減小得更加緩慢，并且有例外。原子半徑變化的規(guī)律（總結）原子半徑變化的規(guī)律（總結）：1.1.同一周期同一周期：原子的電子層數(shù)基本不變，從左倒右，：原子的電子層數(shù)基本不變，從左倒右，主族主族元素元素的半徑因有效電荷顯著地增加而的半徑因有效電荷顯著地增加而明顯地減小明顯地減?。ㄠ徑ㄠ徑叵嗖罴s素相差約10pm10pm），），副族元素副族元素的原子半徑則因有效核電荷增的原子半徑則因有效核電荷增加不多而加不多而減小不明顯減小不明顯（鄰近元素間相差小于（鄰近元素間相差小于5pm5pm）。）。2.2.同族元素同族元素：由上至下，原子半徑則因電子層數(shù)增加而增：由上至下，原子半徑則因電子

9、層數(shù)增加而增加。但是加。但是副族元素副族元素中，原子半徑增加規(guī)律僅體現(xiàn)在中，原子半徑增加規(guī)律僅體現(xiàn)在III BIII B 族和每一副族的前兩種元素上，從族和每一副族的前兩種元素上，從 B B 族開始，每組后兩族開始，每組后兩中副族元素的原子半徑近似相等，這是由于中副族元素的原子半徑近似相等，這是由于鑭系鑭系收縮造成收縮造成的。的。3.3.鑭系收縮鑭系收縮：隨原子序數(shù)增加，原子半徑累計有所減小的：隨原子序數(shù)增加，原子半徑累計有所減小的現(xiàn)象。鑭系收縮可以抵消增加一個電子層的影響，從而使現(xiàn)象。鑭系收縮可以抵消增加一個電子層的影響，從而使III B III B 族及其后每族的后兩種副族元素的半徑相近，

10、性質族及其后每族的后兩種副族元素的半徑相近，性質相似。相似。l原子在分子中吸引成鍵電子的能力原子在分子中吸引成鍵電子的能力l元素電負性大小可以衡量元素的金屬性和非元素電負性大小可以衡量元素的金屬性和非金屬性的強弱金屬性的強弱 元素的電負性數(shù)值越大，原子在分子中元素的電負性數(shù)值越大，原子在分子中吸引電子能力越強，非金屬性也越強；反吸引電子能力越強，非金屬性也越強；反之，元素的電負性數(shù)值越小，原子在分子之，元素的電負性數(shù)值越小，原子在分子中吸引電子能力越弱，金屬性也越強。中吸引電子能力越弱，金屬性也越強。l一般地一般地l同一周期中同一周期中l(wèi)同一同一A族中族中l(wèi)同一同一B族中族中 變化規(guī)律不明顯變

11、化規(guī)律不明顯金屬非金屬0 . 20 . 2A增大增大非金屬性增強非金屬性增強非金屬性減弱非金屬性減弱減小減小金金屬屬性性增增強強K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.8Ni1.8Cu1.8Zn1.9Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8KrRb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rb2.2Pd2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5XeCs0.7Ba0.9La1.1Ha1.8Ta1.5W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.8Bi1.9Po2.0At2.2RnLi1.0Be1.5Na0.9Mg1.2H2.1B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0NeAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0ArHeAAB B BB BB B0A AA A Al同一周期主族元素從左到右