第一章原子結(jié)構(gòu)

第一章原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)：主要研究核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)中，原子核不發(fā)生變化，只涉及核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。物質(zhì)結(jié)構(gòu)：研究原子、分子及晶體的結(jié)構(gòu)及其與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。

————認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與醫(yī)學(xué)：目前生命科學(xué)的研究已深入到分子水平和電子水平，原子結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)。目的要求：1．掌握核外電子的排布及與元素周期表的關(guān)系。2．熟悉核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述法——電子云和四個(gè)量子數(shù)。3．了解波函數(shù)的概念。教學(xué)重點(diǎn)：核外電子的排布、四個(gè)量子數(shù)、元素周期律。教學(xué)難點(diǎn)：波函數(shù)、四個(gè)量子數(shù)。第一節(jié)Bohr的氫原子模型RutherfordE有核原子模型：實(shí)驗(yàn):用α粒子流轟擊金箔，絕大多數(shù)粒子幾乎無阻礙地穿過，極少數(shù)粒子散射或反射。

Rutherford的困惑：（1）電子繞核旋轉(zhuǎn)會(huì)輻射能量，在10-10s內(nèi)就會(huì)墜入原子核。事實(shí)是電子作不停的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）電子因輻射電磁波會(huì)得到連續(xù)光譜。事實(shí)是得到了原子的線狀光譜?！靶行窍凳健痹幽Ｐ停涸雍撕帽忍?，電子好比是繞太陽運(yùn)動(dòng)的行星，電子繞核高速運(yùn)動(dòng)。不連續(xù)的線狀光譜一、氫原子光譜氫原子光譜電子躍遷釋放光子二、能量量子化和光子學(xué)說能量量子化：能量有一個(gè)最小的單位ε0，稱為能的量子；

ε0=hυ光子學(xué)說：一束光由光子組成，光的能量是不連續(xù)的，光能的最小單位是光子的能量，光子的能量為

ε0=hυ1913年，丹麥Bohr的“定態(tài)原子模型”借助Planck的熱輻射的量子理論應(yīng)用于原子中的電子運(yùn)動(dòng)，建立了氫原子模型。提出了著名的Bohr假定。三、Bohr模型RH＝2.18×10-18J，n稱為主量子數(shù)，取整數(shù)值。n=1時(shí)，電子能量最低，稱為基態(tài)（groundstate）。n≥2時(shí)，電子能量較高，稱為激發(fā)態(tài)（excitedstate）

在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有一定的能量值E,稱為能級(jí)（energylevel），核外電子的能量為：1.定態(tài)假設(shè)：原子中的電子沿固定軌道繞核運(yùn)動(dòng),電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，不吸收也不輻射能量，稱為“定態(tài)”（stationarystate）；2.頻率假設(shè)：當(dāng)電子能量由一個(gè)能級(jí)改變?yōu)榱硪粋€(gè)能級(jí)時(shí)，稱為躍遷（transition）。電子躍遷時(shí)所吸收或輻射的光子的能量等于兩能級(jí)差，即：υ為光子的頻率；h為普朗克常數(shù)（6.626×10-34J·s）hυ=E2－E1=△E譜線的波長：⒊量子化條件假設(shè)：mvr＝nh/2n＝1,2,3,…

玻爾的氫原子模型的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：成功運(yùn)用了量子化觀點(diǎn)；成功解釋了氫原子光譜。缺點(diǎn)：沒有完全擺脫經(jīng)典力學(xué),不能說明多電子原子結(jié)構(gòu),因此不能完全反映微觀粒子的全部特性和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。因此Bohr理論被稱為舊量子論。量子力學(xué)的現(xiàn)代概念是法國deBroglieLV、德國Heisenbergw和奧地利SchrodingerE等創(chuàng)立的。一、微觀粒子的波粒二象性二、氫原子的量子力學(xué)模型第二節(jié)氫原子的量子力學(xué)模型一、微觀粒子的波粒二象性(Duality)

LdeBroglie的假設(shè)1905年愛因斯坦根據(jù)光的干涉、衍射和光電效應(yīng)，提出了光具有波粒二象性。

1924年法國物理學(xué)家德布羅意(L.deBrogile)在研究電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，受光的波粒二象性的啟發(fā)，大膽提出：

提出了“物質(zhì)波”公式，稱為德布羅意關(guān)系式：電子等實(shí)物粒子(原子、質(zhì)子、中子)不僅具有粒子性，也具有波動(dòng)性。P為微粒的動(dòng)量，m為微粒的質(zhì)量,υ為微粒的運(yùn)動(dòng)速度,h為普朗克常數(shù),λ為微粒波的波長。關(guān)系式的意義：把微觀粒子的粒子性p(m、υ)和波動(dòng)性λ統(tǒng)一起來。該假設(shè)三年后被多個(gè)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。如：電子衍射實(shí)驗(yàn)1927年,美國的Davisson和Germer證明了電子束同X射線一樣具有波動(dòng)性。如下圖：由該實(shí)驗(yàn)計(jì)算出的電子波的波長與deBroglie關(guān)系式計(jì)算出的波長一致。

電子衍射實(shí)驗(yàn)屏幕

衍射強(qiáng)度大的地方出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，衍射強(qiáng)度小的地方出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少，電子波動(dòng)性的微觀解釋：大量電子行為的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

如圖：電子波是概率波,反映了電子在空間區(qū)域出現(xiàn)的概率。1.光的波粒二象性光的干涉、衍射→波動(dòng)性光電效應(yīng)→粒子性波粒二象性2.deBroglie關(guān)系式式中：λ為波長

h為Planck常數(shù)=6.626×10-34J·sm、v分別代表實(shí)物微粒的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度

例：

⑴電子在1V電壓下運(yùn)動(dòng)的速度為5.9×105m·s-1，電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,h為6.626×10-34J·s,電子波的波長是多少？⑵質(zhì)量1.0×10-8kg的沙粒以1.0×10-2m·s-1速度運(yùn)動(dòng)，波長是多少？解：⑴3、測不準(zhǔn)原理(UncertaintyPrinciple)Δx·Δpx≈Pλ=h1927年海森堡提出著名的測不準(zhǔn)原理:

無法同時(shí)準(zhǔn)確測定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量。它的坐標(biāo)測得越準(zhǔn),其動(dòng)量(速度)就測得越不準(zhǔn)；它的動(dòng)量測得越準(zhǔn),其坐標(biāo)就測得越不準(zhǔn)。無確定的運(yùn)動(dòng)軌道。位置（坐標(biāo)）和動(dòng)量（速度）能同時(shí)準(zhǔn)確測定可預(yù)測運(yùn)動(dòng)軌道宏觀物體微觀粒子宏觀物體與微觀粒子運(yùn)動(dòng)特征比較Δx為x方向坐標(biāo)的測不準(zhǔn)量(誤差),Δpx為x方向的動(dòng)量的測不準(zhǔn)量?？偨Y(jié)：1.測不準(zhǔn)原理是量子力學(xué)的基本原理之一；2.它并不意味著微觀粒子運(yùn)動(dòng)無規(guī)律可言，只是說它不符合經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律;3.應(yīng)該用量子力學(xué)來描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。二、氫原子的量子力學(xué)模型（一）波函數(shù)E.Schr?dinger方程(二階偏微分方程)從薛定諤方程得到的結(jié)論：(1)波函數(shù)Ψ是Schrodinger方程的解，它不是一個(gè)數(shù)值，而是一個(gè)空間坐標(biāo)的函數(shù)式。(2)

Ψ本身的物理意義不明確,但卻有明確的物理意義。它表示在空間某處電子出現(xiàn)的概率密度，即在該點(diǎn)周圍微單位體積中電子出現(xiàn)的概率。概率密度常用幾何圖形直觀的表示形象稱為電子云（electroncloud）電子云：電子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)性結(jié)果，是|ψ|2的具體形象描述。小黑點(diǎn)圖界面圖H原子1s

的概率密度分布示意圖（3）描述原子中單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)Ψ稱為原子軌道（atomicorbital）。原子軌道的大小指電子出現(xiàn)的概率在99％的空間區(qū)域的界面。(4)解Schrodinger方程可以獲得一系列合理的解Ψ及其相應(yīng)的能量E，電子的能量是不連續(xù)的(量子化)。每一能量E稱為“定態(tài)”,能量最小的稱為基態(tài),其余的稱為激發(fā)態(tài)。（二）四個(gè)量子數(shù)⒈主量子數(shù)n(電子層)表示核外電子出現(xiàn)最大概率區(qū)域離核的遠(yuǎn)近；是確定軌道能量高低的主要因素n= 1234567…∞ KLMNOP Q①n越小,電子出現(xiàn)概率最大的區(qū)域離核越近,能量越低。②n越大，電子出現(xiàn)概率最大的區(qū)域離核越遠(yuǎn),能量越高。對(duì)氫原子來說電子的能量完全由主量子數(shù)n決定,2.角量子數(shù)

l

l=0,1,2,3…(n－1)，共n個(gè)數(shù)值。角量子數(shù)：l=0,l=1,l=2,l=3光譜學(xué)符號(hào)：

s,p,d,f又稱副量子數(shù),簡稱角量子數(shù)。它的取值受n的限制,它只能取小于n的正整數(shù)和零，物理意義：決定原子軌道的形狀，多電子原子中決定電子能量高低的次要因素。

一組n,l值代表一個(gè)能級(jí)

如： 2s n=2,l=0 球形對(duì)稱3p n=3,l=1 啞鈴形4d n=4,l=2 十字梅花角量子數(shù)不同的原子軌道能量：①氫原子或類氫離子原子軌道的能量，只與n有關(guān)，與l無關(guān)。②多電子原子軌道的能量，與n、l

有關(guān)。n相同,l

不同的電子其能量不相等。即在同一電子層中，電子還分為若干不同的能級(jí)(energylevel)，l又稱為能級(jí)或電子亞層(subshell)。

氫原子或類氫離子：

Ens=Enp=End=Enf

多電子原子：Ens＜Enp＜End＜Enf

3.磁量子數(shù)m取值受l的限制,m=0,±1,±2…±l

共(2l＋1)個(gè)。m決定原子軌道在空間的伸展方向。m有幾個(gè)取值,就有幾種空間伸展方向。

如，l=1時(shí),m=0,±1,說明p軌道在空間有三種不同的伸展方向。

m與電子能量無關(guān)，上述三個(gè)p軌道的能級(jí)相同，能量相等，稱為簡并軌道(或等價(jià)軌道)。角量子數(shù)磁量子數(shù)取值軌道伸展方向l=1(p)m=0、+1、-1三種

px、py、pz

l=2(d)m=0、±1、±2五種dz2、dxz、dyz、dx2-y2、dxyl=0(s)m=0一種不同磁量子數(shù)的原子軌道伸展方向見下表：

n=1

l=0

0

1s球形1

ψ1,0,0

n

lm軌道形狀軌道數(shù)(n2)波函數(shù)

l=0

0

3s球形ψ3,0,0n=3

l=1

0,±13p啞鈴形9

ψ3,1,0、ψ3,1,-1

ψ3,1,+1、ψ3,2,0

l=2

0,±1,±23d梅花瓣形ψ3,2,-1、ψ3,2,+1ψ3,2,+2、ψ3,2,-2

l=0

02s球形ψ2,0,0

n=2

4

ψ2,1,0、

l=1

0,±12p啞鈴形ψ2,1,+1、ψ2,1,-1綜上得出n、l、m的取值的一般規(guī)律：4.自旋量子數(shù)ms表示，或用↑和↓表示。電子本身還有自旋運(yùn)動(dòng)，且有兩種相反的方向，分別用自旋方向相同，叫平行自旋；自旋方向相反叫反平行自旋。問題1:n=3時(shí)，有3s,3p,3d,3f四條軌道？n=3

l=0 121個(gè)3s3個(gè)3p 5個(gè)3d 問題2：s

電子繞核運(yùn)動(dòng)，其軌道為一圓圈?

s電子運(yùn)動(dòng)的幾率密度分布為球形對(duì)稱。共9條軌道××問題3：有無以下的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？(1,1,0,1/2) (2,0,±1,-1/2）(3,2,-2,-1/2) (4,3,-1,-1/2) ×

l應(yīng)<n×|m|最大=l√3d√4f問題4：填充合理的量子數(shù)(?,1,0,1/2) n=2,3,…∞

(3,2,?,1/2) m=0,±1,±2

(4,?,-1,1/2)

l=3,2,1(1,0,0,?)

ms=±1/2三、波函數(shù)的圖形表示Ψ(r，θ，φ)=Rn，l(r)

·Yl，m(θ，φ)

Rn，l(r)稱為波函數(shù)的徑向部分或徑向波函數(shù)，是r的函數(shù)，只與n和l兩個(gè)量子數(shù)有關(guān)。

Yl，m(θ，φ)稱為波函數(shù)的角度部分或角度波函數(shù)，它是方位角θ和φ的函數(shù)，只與l

和m

兩個(gè)量子數(shù)有關(guān)。為作圖簡單，將波函數(shù)分解成徑向波函數(shù)和角度波函數(shù)，從兩個(gè)不同側(cè)面觀察電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

處于一定軌道上的電子，其概率密度在核周圍的一定的空間內(nèi)有規(guī)律的分布，構(gòu)成一定形狀的空間圖形。繪出圖形能直觀了解電子的運(yùn)動(dòng)特征。1.s軌道角度分布圖根據(jù)s軌道的角度波函數(shù)

作圖：概率密度|Ys|2的角度分布圖形,即電子云圖也是球形。Y值在任意方位角為常數(shù)，因而s軌道的角度分布圖是一球面，球面所在的球體就是s軌道的圖形。pz軌道的函數(shù)：求出變量θ和函數(shù)Ypz的對(duì)應(yīng)值：θ0o30o60o90o120o150o180oYpz

0.4890.4230.2440-0.244-0.423-0.4892.p軌道角度分布圖作圖：作圖：引出角度分別為0o、30o、60o…的射線；截取0.489、0.423…；連接各截點(diǎn)；得Ypz部分圖形；繞Z軸旋轉(zhuǎn)360o；－－雙球面立體圖形。運(yùn)用這種方法可繪出所有角度波函數(shù)的圖形節(jié)面波函數(shù)角度分布圖和電子云角度分布圖ψ|ψ|2s、p

原子軌道和電子云px電子云輪廓圖d原子軌道和電子云(1)ψ|ψ|2d原子軌道和電子云(2)ψ|ψ|2①兩種圖形狀基本相似，但|ψ|2圖“瘦”。

②ψ圖形有正、負(fù)值，|ψ|2均為正值。如，1s，2s，3s等Y圖都一樣；2px、3px、4px等Y圖都一樣。幾點(diǎn)說明：②

Yl，m與n無關(guān)，只要l、m相同，它們的角度分布圖是一樣的。③正負(fù)號(hào)沒有“電性”的意思，表示曲面上Y值的正負(fù)(計(jì)算而來)，也反映電子的波動(dòng)性。類似經(jīng)典的波峰與波谷。①

Y圖中各點(diǎn)只代表Y值隨θ和φ改變而變化的情況，并不代表電子離核遠(yuǎn)近的數(shù)值，Y與r無關(guān)。④氫原子電子云的角度分布圖,簡稱Y2圖，與原子軌道角度分布圖類似，但有兩點(diǎn)區(qū)別：①Y2均為正值；②Y2圖形比Y更“瘦”些。⑤角度分布圖為一曲面，有時(shí)可用剖面圖表示。3.徑向分布函數(shù)圖Ψ2=P/dVP=Ψ2·dV=Ψ2·4r2drΨ2(r,θ,φ)=R2(r)·Y2(θ,φ)P=

4r2·

R2(r)·Y2(θ,φ)·drD(r)=4r2·R2

(r)D(r)稱為徑向分布函數(shù)D(r)的意義：電子在一個(gè)以原子核為中心,半徑為r，微單位厚度為dr的同心圓薄球殼夾層(其體積為dv)內(nèi)出現(xiàn)的概率。反映了氫原子核外電子出現(xiàn)的概率與距離r的關(guān)系。rdr以D(r)對(duì)r作圖,得氫原子各種狀態(tài)的徑向分布函數(shù)圖。不一致的原因：概率=概率密度×體積

P=Ψ2·dV近核的地方Ψ2大，dV小，遠(yuǎn)核的地方Ψ2小，dV大，所以在其間a0處有一極大值。從徑向分布函數(shù)圖可以得出:氫原子1s電子的徑向分布函數(shù)圖1.在基態(tài)氫原子(1s軌道)中電子出現(xiàn)概率的極大值在r=a0(波爾半徑，a0=52.9pm)的球面上。而概率密度的極大值處在核附近。2.徑向分布函數(shù)圖中的峰數(shù)有(n－l)個(gè)。1個(gè)峰（1-0）2個(gè)峰（2-0）3個(gè)峰（3-0）1個(gè)峰（2-1）2個(gè)峰（3-1）1個(gè)峰（3-2）4個(gè)峰（4-0）圖9-9氫原子各種狀態(tài)的徑向分布函數(shù)圖3.

l

相同,n越小,主峰離核越近;n越大,主峰離核越遠(yuǎn)；好像電子處于某一電子層。n=2l=0n=1l=0n=3l=0n=2l=1n=3l=14p4.

n相同,l越小,第一個(gè)峰離核越近;第一個(gè)峰與核的距離為:ns＜np＜nd＜nf又可理解為：l越小的電子“鉆穿”到核附近的能力大，稱為鉆穿效應(yīng)，大小順序?yàn)椋簄s＞np＞nd＞nf

這是電子波動(dòng)性的反映,雖有電子層的概念，但外層電子可以在內(nèi)層出現(xiàn)。第三節(jié)多電子原子的結(jié)構(gòu)1.屏蔽效應(yīng)(shieldingeffect)類氫離子軌道能量多電子原子軌道能量電子之間的排斥相當(dāng)于部分抵消了核對(duì)電子的吸引作用稱為屏蔽效應(yīng)。(Z－)有效核電荷

屏蔽常數(shù)一、屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)不同狀態(tài)的電子對(duì)電子i的屏蔽作用的強(qiáng)弱不同，影響σ的因素：

1.

外層電子對(duì)內(nèi)層電子的屏蔽作用可以忽略,σ＝0。2.(n－1)層電子對(duì)n層電子屏蔽作用較強(qiáng)，σ＝0.85；(n－2)層以內(nèi)的電子對(duì)n層電子屏蔽作用更強(qiáng)，σ＝1.00

3.同層電子之間的屏蔽作用比內(nèi)層電子的屏蔽作用弱,σ＝0.35,兩個(gè)1s之間σ＝0.30。4.若屏蔽的電子處于nd或nf軌道時(shí)，所有內(nèi)層電子對(duì)被屏蔽電子均為σ＝1.00。

如：19K

2.鉆穿效應(yīng)(penetrationeffect)電子穿過內(nèi)層電子云，避開其它電子的屏蔽而使能量降低的現(xiàn)象。（n-l)個(gè)峰鉆穿效應(yīng)4s

電子＞3d

電子∴E4s＜E3d二、多電子原子軌道能級(jí)1.n不同，l相同時(shí)：n愈大的電子受到的屏蔽作用愈強(qiáng)，能量愈高。

E1s＜E2s＜E3s＜E4s……E3d＜E4d＜E5d＜E6d……

2.L不相同,n相同時(shí)：

l越小的電子,鉆穿能力愈強(qiáng);離核愈近,它受到其它電子對(duì)它的屏蔽作用就愈弱,能量就愈低。故：

Ens＜Enp＜End＜Enf屏蔽作用的次序：ns＞np＞nd＞nf

3.若n、l

均不同，情況較復(fù)雜，目前無一般規(guī)律可循，有時(shí)有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：例如：E3d＞E4s，E4f＞E6s。

(n+0.7l)↑E↑如：4s

(n+0.7l)=4+0.7×0=4.0 3d (n+0.7l)=3+0.7×2=4.4 4p (n+0.7l)=4+0.7×1=4.7第四能級(jí)組(第四周期)徐光憲公式4.能級(jí)組和近似能級(jí)圖三、多電子原子的核外電子排布多電子原子的核外電子的排布又稱為電子的組態(tài)。根據(jù)光譜數(shù)據(jù)，歸納出核外電子排布的三個(gè)原理。“系統(tǒng)的能量愈低，愈穩(wěn)定”是自然界的普遍規(guī)律?；鶓B(tài)原子，是最穩(wěn)定的系統(tǒng)，能量最低。最初認(rèn)為：原子的核外電子按照原子軌道能級(jí)從低到高的順序依次填充，即符合能量最低。實(shí)踐證明：上述考慮是片面的。電子分布在什么軌道，并不完全由該軌道的能級(jí)高低決定，而是由整個(gè)原子的能量是否最低決定。1.能量最低原理：〖能量最低原理〗基態(tài)多電子原子核外電子排布時(shí)，總是先占據(jù)能量最低的軌道，當(dāng)?shù)湍芰寇壍勒紳M后，才排入高能量的軌道，以使整個(gè)原子能量最低。每一電子亞層最多容納的電子數(shù)為：s2、p6、d10、f14每一電子層最多能容納的電子數(shù)為原子軌道的2倍，即2n2。2.Pauli不相容原理(exclusionprinciple)：由此可知：一個(gè)原子中不允許有兩個(gè)電子處于完全相同的狀態(tài)。在一個(gè)原子軌道上最多能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子?！糚auli不相容原理〗在同一個(gè)原子中不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的2個(gè)電子同時(shí)存在。3．Hund規(guī)則:在簡并軌道上，電子總是盡可能分占不同的軌道，且自旋平行，使原子的總能量最低。如：基態(tài)碳原子，6C軌道式

〖Hund規(guī)則〗電子在能量相同的軌道（即簡并軌道）上排布時(shí)，總是盡可能以自旋相同的方向，分占不同的軌道，因?yàn)檫@樣的排布方式總能量最低。

7N軌道式

8O軌道式

9F軌道式

電子排布式：6C1s22s22p2

7N1s22s22p3

8O1s22s22p4

9F1s22s22p5

例如：22Ti1s22s22p63s23p63d24s2

26Fe1s22s22p63s23p63d64s2

24Cr1s22s22p63s23p63d44s2實(shí)驗(yàn)測定：1s22s22p63s23p63d54s1?填入按能級(jí)順序書寫按電子層順序價(jià)層電子29Cu1s22s22p63s23p63d94s2

實(shí)驗(yàn)測定：1s22s22p63s23p63d104s1

再如：全充滿：S2,

p6,d10,

f14

半充滿：S1,

p3,d5,

f7

全空：S0,

p0,d0,

f0

Hund規(guī)則特例:簡并軌道全充滿、半充滿、或全空的狀態(tài)都是能量較低的穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)和量子力學(xué)得出：

24Cr1s22s22p63s23p63d44s2實(shí)驗(yàn)測定：1s22s22p63s23p63d54s129Cu1s22s22p63s23p63d94s2

實(shí)驗(yàn)測定：1s22s22p63s23p63d104s1

比較：電子排布的書寫：（3）可用原子芯（稀有氣體元素符號(hào)）簡寫電子排布式。(1)按電子層的順序?qū)?一般地按照三原理書寫,個(gè)別例外，應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為依據(jù);例：

47Ag1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

47Ag[Kr]4d105s1

(4)離子的電子排布式，是在基態(tài)原子的電子排布式基礎(chǔ)上加上得到或失去的電子。

原子參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)，

首先失去的是(n+0.4l)值大的電子。如：21Sc3d14s24s (n+0.4l)=4+0.4×0=4.03d (n+0.4l)=3+0.4×2=3.8∴先失去4s電子核外電子的排布:1.幾個(gè)注意 24Cr [Ar]3d54s129Cu [Ar]3d104s142Mo [Kr]4d55s147Ag [Kr]4d105s12.幾個(gè)例外 41Nb(鈮)[Kr]4d45s144Ru(釕)[Kr]4d75s1

45Rh(銠)[Kr]4d85s178Pt(鉑)[Xe]5d96s13.幾種排布方式 例：7N1s2s2p或↑↓

↑↓

↑

↑

↑基態(tài)電子構(gòu)型 1s22s22p3或[He]2s22p3外層電子構(gòu)型 2s22p3四個(gè)量子數(shù)(1,0,0,+1/2) (1,0,0,-1/2)(2,0,0,+1/2) (2,0,0,-1/2)(2,1,0,+1/2)(2,1,1,+1/2)(2,1,-1,+1/2)軌道式課堂練習(xí)：⒈已知某原子中的電子具有下列各組量子數(shù)（n,l,m,ms),排出它們能量高低的順序。⑴3,2,1,+1/2⑵2,1,1,-1/2⑶2,1,0,+1/2⑷3,1,-1,-1/2⑸3,1,0,+1/2⑹2,0,0,-1/23d2p2p3p3p2s∴⑴＞⑷=⑸＞⑵=⑶＞⑹⒉下列電子構(gòu)型中，哪種屬于基態(tài)？哪種屬于

激發(fā)態(tài)？哪種是錯(cuò)誤的？⑴1s22s12p2⑵1s22s22p53s33d1⑶1s22s22d1⑷1s22s22p43s1⑸1s22s12p1⑹1s22s22p63s1激發(fā)態(tài)××激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)⒊某元素有6個(gè)電子處于n=3，l=2的能級(jí)上,推

測該原子的原子序數(shù)，并根據(jù)Hund規(guī)則指出

d軌道上有幾個(gè)未成對(duì)電子？∵3d軌道上有6個(gè)電子1s22s22p63s23p63d6

4s2

∴Z=26d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子3d6⒋在以下四種元素的電子構(gòu)型中，違背了哪個(gè)原

理？寫出它們正確的電子構(gòu)型。⑴鈹1s22p2⑵碳1s22s22px22py02pz0⑶鋁1s22s22p63s3⑷鈧1s22s22p63s23p63d3違背能量最低原理違背Hund規(guī)則違背Pauli不相容原理違背能量最低原理⑴1s22s2

⑶1s22s22p63s23p1

⑷1s22s22p63s23p64s23d1

⑵1s22s22px12py1第四節(jié)電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表

隨著原子序數(shù)的遞增，元素的性質(zhì)呈周期性變化?！咴雍送獾碾娮訕?gòu)型呈周期性變化。UunUuuUub一、周期周期與能級(jí)組（橫的變化）7個(gè)能級(jí)組～7個(gè)周期周期一二三四五六七原子序數(shù)1~23~1011~1819~3637~5455~8687~能級(jí)組1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p元素?cái)?shù)目288181832短周期長周期特長周期未完周期特短周期周期名稱二、族（豎的變化）8個(gè)主族IA→ⅧA(0)價(jià)電子落在s、p軌道上16個(gè)族8個(gè)副族IB→ⅧB(Ⅷ)價(jià)電子落在d、f

軌道上

A：族號(hào)數(shù)=ns

電子數(shù)+np

電子數(shù)B：族號(hào)數(shù)=ns電子數(shù)+(n-1)d

電子數(shù)(ⅢB→ⅦB)族與原子的價(jià)電子構(gòu)型的關(guān)系主族副族ⅠA~ⅡAⅢA~ⅧA(或0)ⅢB~ⅧBⅠB~ⅡB

族序價(jià)電子層構(gòu)型ns1~2ns2np1~6(n-1)d1~9ns1~2(n-1)d10ns1~2(He為1s2)La系、Ac系(n-2)f

1~14(n-1)d0~1ns1~21、對(duì)于(n－1)d電子未充滿的元素，ⅢB～ⅦB族序數(shù)等于(n－1)d和ns電子數(shù)之和。如:Sc，[Ar]3d14s2應(yīng)屬于ⅢB族。2、對(duì)于(n-1)d電子已充滿的元素，ⅠB和ⅡB。

族序數(shù)等于最外層電子數(shù)如，Cd，[Kr]4d105s2應(yīng)屬于ⅡB族。3、鑭系和錒系元素均屬于ⅢB族。4、ⅧB族:有三個(gè)縱行，最后一個(gè)電子填充在(n-1)d亞層上,價(jià)層電子構(gòu)型是(n-1)d6~10ns0,1,2,價(jià)電子總數(shù)是8~10。副族元素族序數(shù)與價(jià)層電子的關(guān)系：s區(qū)元素：ns1~2,IA、IIA。p區(qū)元素：ns2np1~6，IIIA~VIIA、0族（He,s2）。d區(qū)元素：(n-1)d1~9ns1~2(Pd,4d10)，IIIB~VIIIB族。性質(zhì)特征：有多種氧化值，易形成配合物。ds區(qū)元素:

(n-1)d10ns1~2,IB、IIB;性質(zhì)特征：有多種氧化值。(三)元素的分區(qū)據(jù)價(jià)層電子組態(tài)的特征，將周期表分為5個(gè)區(qū)：f區(qū)元素：

(n-2)f0-14ns2或(n-2)f0~14(n-1)d0~1ns2(釷Th:6d27s2)，性質(zhì)特征：有多種氧化值。區(qū)價(jià)層電子構(gòu)型包含的元素sns1~2ⅠA～ⅡApns2np1~6ⅢA～ⅧAd(n-1)d1~9ns1~2ⅢB～ⅧBds(n-1)d10ns1~2ⅠB～ⅡBf(n-2)f1~14(n-1)d0~1ns2

La系、Ac系例：已知某元素位于第四周期ⅥA族，試寫出它的外層電子層構(gòu)型并確定其原子序數(shù)。解：∵價(jià)電子構(gòu)型4s24p4電子層構(gòu)型1s22s22p63s23p63d104s24p4

∴34Se例：已知某元素的原子序數(shù)為25，試指出它屬于哪一周期？哪一族？什么區(qū)？是什么元素？解：∵基態(tài)電子構(gòu)型為1s22s22p63s23p64s23d5∴第四周期ⅦB族d區(qū)3d54s2Mn第五節(jié)元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑r(atomicradius)1．共價(jià)半徑同種元素兩原子間共價(jià)單鍵鍵長的一半d2.變化規(guī)律同一周期從左→右r↓

同一主族從上→下r↑3.鑭系收縮Zr和Hf，Nd