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第1頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.0氫原子光譜和玻爾理論

p47-49頁氫原子光譜什么是線狀光譜？當氣體或蒸氣用火焰、電弧等方法灼熱時，發(fā)出由不同波長組成的光，通過棱鏡分光后，得到不同波長的譜線稱為線狀光譜，又稱原子光譜。不同元素的原子光譜圖不同。n=3n=4n=5氫原子光譜圖3.0.1氫原子光譜2第2頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四光譜線在可見光區(qū)的特點：（1）譜圖為不連續(xù)的線狀光譜（2）從長波到短波，譜線的距離越來越小譜線的頻率符合下列公式：

v=3.289×1015—–—1122n2n=3,4,5n＝3時，對應(yīng)于譜線H：v＝4.568×1014(s-1)λ=———=——————=6.563×10-7(m)＝656.3nmC光速v2.998×1084.568×1014n＝4,5,...分別對應(yīng)于譜線H，H，...可見光區(qū)的譜線稱為巴爾麥系光譜.3第3頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四光譜線特點可用下列通式(經(jīng)驗公式)表示：R──等于3.289×1015s-1，稱“里德堡常數(shù)”。n1＝１時，稱為拉曼系光譜（紫外光區(qū)）n1＝２時，稱為巴爾麥系光譜（可見光區(qū)）n1＝３時，稱為帕邢系光譜（紅外光區(qū)）v＝R·

——-——

(n2>n1，且為整數(shù))11n12n22n的物理意義是表示電子的不同能級。n1=2，n2=3，4，5…，表示電子從較高能級跳回到第二能級時，釋放出來的能量相應(yīng)于各個譜線的波長。p49頁4第4頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.0.2

玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論(1913年)p50-51頁量子化物理量和量子：表征微觀粒子某些物理量只能不連續(xù)地變化，即其數(shù)值只能是某一最小單位的整倍數(shù)，稱這些物理量為“量子化”的物理量。例如，光是量子化的，光的量子稱為光子，光的能量也必是量子化的,一個光子的能量是：＝hv=—

h──稱為普朗克常數(shù)，等于6.6256×10-34J·shc所以：光量子的能量與光的波長成反比，波長越短，能量越大。5第5頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四玻爾原子結(jié)構(gòu)理論的要點：<1>核外電子運動取一定的軌道。在此軌道上運動的電子不放出能量也不吸收能量。根據(jù)這一假設(shè)，可以解釋氫原子穩(wěn)定存在的問題。<2>在一定軌道上運動的電子有一定的能量，計算時只能取某些由量子化條件決定的正整數(shù)。p51公式...電子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)：電子運動的軌道離核越近，電子的能量越低。電子處于最低能量時的狀態(tài)稱為基態(tài)?；鶓B(tài)電子吸收能量而躍遷到較高能級上時的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。氫原子核外電子的能量公式：p53頁E=–——eV或：13.6n2（1eV=1.602×10-19J）E=–——————J2.179×10-18

n2當n＝1時，就是基態(tài)電子能量。n>1時的能量就是激發(fā)態(tài)電子能量。p51頁<3>電子在激發(fā)態(tài)軌道上不穩(wěn)定，躍遷回較低能級軌道時，放出一定波長的光。p51公式...6第6頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四7第7頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四氫原子的吸收光譜電子在不同激發(fā)態(tài)軌道上躍遷回較低能級軌道時，放出一定波長的能量，從而產(chǎn)生吸收光譜。其能量為：

------p53-55頁因為：ε=E2

–E1=hvv=————E2

–E1

h;E=–——————J2.179×10-18n2v=————————–——2.179×10-18

hn12n2211——————=3.289×1015s-12.179×10-18

h與前面“里德堡常數(shù)”比較:R=3.289×1015s-1(實驗值)(計算值)玻爾氫原子結(jié)構(gòu)理論成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律性，但是用于解釋多電子原子光譜或磁場內(nèi)的光譜卻遇到了困難，其主要原因是沒有完全沖破經(jīng)典物理的束縛，后來，微觀粒子二象性的發(fā)現(xiàn)，導致了現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論的產(chǎn)生。該公式計算結(jié)果與里德堡常數(shù)非常吻合，從而解釋了氫光譜的規(guī)律性。所以：二者的一致性8第8頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.1

微觀粒子的運動規(guī)律3.1.1光的波粒二象性3.1.2微觀粒子的波粒二象性3.1.3測不準原理p56-589第9頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.1.1光的波粒二象性愛因斯坦通過普朗克常數(shù)(h)把光的波粒二象性統(tǒng)一起來，揭示光的本質(zhì)：能量動量頻率波長P=h/λE=hv粒子性波動性p56頁二象性──既有粒子性，又具有波動性的性質(zhì)。10第10頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四1927年，戴維森和革爾麥進行的電子衍射實驗，證實了德布羅意的預言------假如光具有二象性，那么微觀粒子在某些情況下，也能表現(xiàn)波動性。即微觀粒子也具有二象性。=——=——hmvhpλ——粒子運動波長m——粒子質(zhì)量

v——粒子運動速度

p——動量h—6.626×10-34J·s例：一個電子的質(zhì)量為9.11×10-31kg，運動速度為１×106m·s-1，則電子運動的波長為：=——=————————=0.72810-9(m)=728pmhmv6.626×10-349.11×10-31×1063.1.2微觀粒子的波粒二象性

p56-57頁1924年,法國物理學家德布羅意的預言:11第11頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四1927年，微觀粒子波粒二象性的實驗證明：物質(zhì)波的證明——電子的晶體衍射當電子通過晶體時，在屏幕上產(chǎn)生明暗交替的衍射環(huán)。這說明電子射線同X射線一樣有衍射現(xiàn)象，證明了德布羅意假設(shè)的正確性，亦證明了電子具有波動性。p57頁12第12頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四德國物理學家海森堡提出的測不準原理是波粒二象性的重要結(jié)論之一，其數(shù)學表達式為：

p58-59頁h──譜朗克常數(shù)，6.626×10-34J·s△x──表示微粒沿x方向的位置坐標的測不準量?！鱬──表示微粒沿x方向的動量測不準量。此式表明，要同時測準一個微觀粒子的位置和動量是不可能的x·p

≥h/2因此，微觀粒子的運動使用統(tǒng)計規(guī)律描述，即概率描述。3.1.3海森堡測不準原理（1927）13第13頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四例如：原子中電子的運動范圍為10-10m,確定電子位置的測不準量△x合理值為10-11m，電子的質(zhì)量為9.11×10-31kg，則可求出電子運動速度的測不準值。解：△px=△vx·m△vx≥——————

=—————————————

＝1.16×107m·s-1h△x·m·2

6.63×10-34

10-11×9.11×10-31×6.28△vx已經(jīng)大于電子的運動速度(106m·s-1)，顯然，電子的速度是不能確定的。也就是說，描述微觀粒子的運動，不能用經(jīng)典力學的運動軌道概念。根據(jù)x·p

≥

h/2

，則有：14第14頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2原子的量子力學模型3.2.1波函數(shù)和原子軌道3.2.2電子云和幾率密度3.2.3原子軌道及電子云的角度分布圖3.2.4四個量子數(shù)p59-80頁15第15頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.1波函數(shù)和原子軌道p59頁薛定鍔方程(描述微觀粒子運動的波動方程)oxyzx,y,z三維空間坐標m 電子質(zhì)量h 普朗克常數(shù)E 電子總能量V 電子在原子中的潛能？16第16頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四是描述電子運動的波函數(shù)，也稱為原子軌道、原子軌跡或原子函可以描述原子核外電子運動狀態(tài)對x的二階偏導數(shù)對y的二階偏導數(shù)對z的二階偏導數(shù)p60頁17第17頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.2電子云和幾率密度p64-67頁沒有物理意義，復數(shù)表達式為：=a+bi||2就是幾率密度，即單位體積中的幾率電子云是||2的具體圖像1s電子云||2–r圖（覆蓋95%幾率）s電子云的界面圖18第18頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.3原子軌道及電子云的角度分布圖通過薛定諤方程求解而得在球極坐標系中求解：

(x,y,z)→(r,,)OxyzP(r,,)P′0≤r∞0≤≤π緯度0≤≤2π經(jīng)度x=rsincosy=rsinsinz=rcosp61頁圖p70-73頁19第19頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四

變量分離：ψ(r,,)＝R(r)Y(,)R(r)：徑向函數(shù)Y(,)：角度函數(shù)Y2Pz=cos

Y2Pz2=(cos)2

pz軌道角度分布示意圖3.2.3原子軌道及電子云的角度分布圖p70-73頁2pz軌道角度分布，有正負2pz電子云角度分布，無正負20第20頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四1.總能量2.波函數(shù)()0/301,,arearΨ-=pφq()()(),,,

YrRrΨ=φqjq角度部分：()41,Y=pφq()0/301arearR-=2徑向部分：例：氫原子的基態(tài)1s軌道P68-69頁p63-64頁21第21頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四1s軌道p68-69頁徑向函數(shù)22第22頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四問題：1s軌道的幾率徑向分布圖中最大幾率的球面半徑為52.9pm,剛好是玻爾原子半徑。從電子云圖上知道，在圓心附近電子出現(xiàn)的幾率密度最大，而幾率徑向分布圖在r=0附近時幾率很小，為什么？a0=52.9pm答案：這是因為盡管圓心附近幾率密度||2大，但由于r很小，電子出現(xiàn)的幾率并不大；隨r的增大，dr殼層體積增大，電子出現(xiàn)的幾率越來越大，在玻爾半徑處最大。以后隨半徑的增大，由于幾率密度減小因素占主要，電子出現(xiàn)的幾率隨半徑的增大而減小。(分析公式：D(r)=4r2||2)p68-69頁23第23頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四是一種球形對稱分布角度分布：1S

軌道角度分布示意圖1s軌道p72-73頁+24第24頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四原子軌道和電子云的角度分布圖<1>s原子軌道角度分布圖<2>s電子云的角度分布圖p72-73頁25第25頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四原子軌道和電子云的角度分布圖<3>p原子軌道的角度分布圖<4>p電子云的角度分布圖p72-73頁26第26頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四原子軌道和電子云的角度分布圖<5>d原子軌道的角度分布圖p72-73頁27第27頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四原子軌道和電子云的角度分布圖<6>d電子云的角度分布圖p72-73頁28第28頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.3角度分布圖的解釋紅色部分表示+，金色部分表示圖象只代表波函數(shù)(或電子云)的角度部分，不代表全波函數(shù)ψψ

=R(r)·Y(,)原子軌道的角度分布圖與電子云的角度分布圖的區(qū)別：電子云的角度分布圖比原子軌道的角度分布圖瘦些，因為Y≤1，所以Y2≤Y原子軌道角度部分的正負號代表Y值的正負，不代表電荷徑向函數(shù)R(r)、角度函數(shù)Y(,)分別受量子數(shù)n、l和l、m限定29第29頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4四個量子數(shù)p74頁3.2.4.1主量子數(shù)：n3.2.4.2角量子數(shù)：l3.2.4.3磁量子數(shù)：m3.2.4.4自旋量子數(shù)：ms

30第30頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.1主量子數(shù)n物理意義:

主量子數(shù)表示電子離核遠近和軌道能量的高低

n值越小，電子離核越近，能量越低

n值越大，電子離核越遠，能量越高取值范圍:

正整數(shù)(n=1,2,3,···,∞)主量子數(shù)n1234567···電子層一二三四五六七···符號KLMNOPQ···主量子數(shù)與電子層的對應(yīng)關(guān)系31第31頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.1主量子數(shù)n氫原子(類氫原子)核外電子能量值決定于主量子數(shù)

En=–———eV13.6n2或：32第32頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.2角量子數(shù)l物理意義:

表示原子軌道或電子云的形狀；表示同電子層中具有不同狀態(tài)的亞層；多電子原子中電子的能量決定于主量子數(shù)n和角量子數(shù)l。取值范圍:

l=0,1,2,3…,n-1取值數(shù)目

=n值

33第33頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.2角量子數(shù)l角量子數(shù)

01234···亞層符號spdfg···軌道形狀球形啞鈴型花瓣型·········角量子數(shù)與電子亞層、軌道形狀的對應(yīng)關(guān)系主量子數(shù)與角量子數(shù)的關(guān)系n1234電子層KLMNl0010120123亞層1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f34第34頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.2角量子數(shù)ln相同，l越大能量越高

E2s<E2p

E3s<E3p<E3d

E4s<E4p<E4d<E4f

從能量角度看，亞層也可以稱為能級氫原子或類氫原子只有一個電子，n相同，軌道能量相同

Ens=Enp=End=Enf

如：n=4,E4s=E4p=E4d=E4f35第35頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四比較不同角量子數(shù)電子云的幾率分布圖可知：1s,2p,3d的幾率分布圖有一個峰，以后隨主量子數(shù)增大而峰數(shù)增多?？梢允褂霉剑悍鍞?shù)=n-l，節(jié)面數(shù)=n-l-1相同主量子數(shù)，如n=3，角量子數(shù)越小，峰數(shù)越多，3s有三個峰，2p有兩個峰，3d只有一個峰，峰數(shù)多表示電子在離核較近處出現(xiàn)的幾率大，這種性質(zhì)用于討論多電子原子的能量效應(yīng)。36第36頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.3磁量子數(shù)m物理意義:表示原子軌道或電子云在空間的伸展方向。磁量子數(shù)與能量無關(guān)取值范圍:m=0,±1,±2,···,±l取值數(shù)目=2l+1同一亞層(n,l相同)，原子軌道能量相同，稱為等價軌道或簡并軌道。p、d、f分別有3、5、7個等價軌道

n=2,l=1:E2px=E2py=E2pz在第n個主層上，有n2

個軌道(波函數(shù))37第37頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.3磁量子數(shù)m

lm軌道名稱軌道符號亞層軌道數(shù)00s110±1

320±1±25l,m取值與軌道名稱的關(guān)系38第38頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.4自旋量子數(shù)ms物理意義：表示電子運動的自旋方向自旋只有兩個方向：順時針、逆時針同一軌道只能容納兩個自旋相反的電子

ms

+1/2-1/2自旋方向順時針逆時針箭頭示意↑

↓

39第39頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.5量子數(shù)小結(jié)（1）原子軌道是由三個量子數(shù)n,l,m確定的電子運動區(qū)域，原子中每個電子的運動狀態(tài)用四個量子數(shù)n、l、m、ms描述，四個量子數(shù)確定之后，電子在核外空間的運動狀態(tài)也就確定了。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；即同一原子中無狀態(tài)相同的電子。電子層最大容量原理：同一軌道上只能容納兩個自旋方向相反的電子；第n個主層上有n2個軌道，最多可容納2n2個電子。40第40頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四思考：各周期的元素數(shù)目

是否等于最多可容納2n2個電子數(shù)目？41第41頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4.5量子數(shù)小結(jié)（2）主量子數(shù)

n決定原子軌道的大?。措娮訉影霃剑┖碗娮拥哪芰?。角量子數(shù)

l決定原子軌道或電子云的形狀同時也影響電子的能量。磁量子數(shù)

m決定原子軌道或電子云在空間的伸展方向。自旋量子數(shù)

ms決定電子的自旋方向42第42頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3

原子核外電子排布和元素周期系3.3.1多電子原子能級3.3.2核外電子排布3.3.3原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期律p80頁43第43頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1多電子原子能級3.3.1.1鮑林近似能級圖3.3.1.2屏蔽與鉆穿3.3.1.3科頓能級圖44第44頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1.1鮑林近似能級圖美國化學家鮑林(PaulingL)根據(jù)光譜實驗結(jié)果總結(jié)出多電子原子各軌道能級高低，得到近似能級圖p80-81頁45第45頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四

1so2so2pooo3so3pooo4so4pooo3dooooo5so5pooo4dooooo6so6pooo5dooooo4fooooooo能量1(1s)2(2s2p)3(3s3p)4(4s3d4p)5(5s4d5p)6(6s4f5d6p)能級組

7so7pooo6dooooo5fooooooo7(7s5f6d7p)46第46頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四47第47頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1.1鮑林近似能級圖近似能級圖是按原子軌道的能量高低順序排列的，能量相近的劃為一組，成為能級組，共七個能級組。對于4、5、6、7能級組，在一個能級中包含不同電子層的能級現(xiàn)象稱為能級交錯每個小圓圈代表一個原子軌道，同高度的圓圈代表簡并軌道L相同，n越大，能量越高n相同，l越大，能量越高同一主層中各亞層能級產(chǎn)生差別的現(xiàn)象叫做能級分裂

n、l都不同，比較能量使用(n+0.7l)p80-81頁48第48頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1.2屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)因電子之間的相互排斥而使核對外層電子的吸引被減弱的作用稱為屏蔽效應(yīng)（或屏蔽作用）。外層電子具有鉆到內(nèi)部空間而更靠近核的現(xiàn)象叫電子的鉆穿（或穿透）。電子鉆穿的結(jié)果，降低了其余電子對它的屏蔽作用，受到的有效核電荷的作用增強，從而使軌道能量降低。這種現(xiàn)象稱為電子的鉆穿效應(yīng)。p83頁49第49頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四屏蔽效應(yīng)p83頁多電子原子中，電子運動的能量用“中心勢場模型”近似處理：------每個電子都在核和其余電子所構(gòu)成的平均勢場中運動，其余電子對該選定的電子的排斥作用看作相當于σ個電子電荷是從原子中心產(chǎn)生的，猶如核電荷數(shù)減少了σ個。Z*＝Z–σZ*

---有效核電荷Z

---核電荷數(shù)σ

---屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù)與其余電子的多少及它們所處軌道，以及選定電子所在軌道有關(guān)。(σ計算方法及例題請參見課本：p83頁）

En=–——————eV13.6(Z–σ)2n250第50頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四屏蔽效應(yīng)內(nèi)層電子對外層電子的屏蔽作用較大，外層電子對較內(nèi)層電子近似看作不屏蔽。n越小，屏蔽作用越大：K>L>M>N···n越大，被屏蔽程度(σ)越大，Z*越小，能量越高：K<L<M<N···n相同，l越大，被屏蔽作用(σ)越大，能量越高——能級分裂：Ens<Enp<End<Enfp83頁51第51頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3d與4s軌道的徑向分布圖鉆穿效應(yīng)2s,2p軌道的徑向分布圖鉆穿效應(yīng)解釋能級分裂。n相同，l越小，鉆穿能力增強，能量降低。鉆穿效應(yīng)解釋能級交錯4s的最大峰雖然比3d離核遠，但由于它有三個小峰鉆到3d峰內(nèi)而靠近核，致使其能量低于3d，產(chǎn)生了能級交錯現(xiàn)象p85頁52第52頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1.3科頓能級圖可以比較同一原子中原子軌道能級的相對高低，還可以比較不同元素原子軌道的能級相對高低。n相同的氫原子軌道的簡并性和過渡元素失電子的先后順序。原子軌道的能量隨原子序數(shù)的增大而降低。隨著原子序數(shù)的增大，原子軌道產(chǎn)生能級交錯現(xiàn)象。p87頁153第53頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.2核外電子排布3.3.2.1基態(tài)原子核外電子排布三規(guī)則3.3.2.2基態(tài)原子的電子排布3.3.2.3基態(tài)陽離子排布p87-91頁54第54頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.2.1核外電子排布三規(guī)則泡利不相容原理在同一原子中，每個軌道上最多只能容納自旋方向相反的兩個電子能量最低原理在滿足前一條件下，電子在原子軌道上的排布應(yīng)使整個原子體系能量處于最低洪特規(guī)則①在等價軌道上，電子將盡可能以自旋平行的方式分占不同軌道②等價軌道全(p6,d10,f14)、半充滿(p3,d5,f7)和全空(p0,d0,f0)，能量最低，原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定p88-89頁55第55頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.2.2基態(tài)原子的電子排布多電子原子中電子進入軌道的能級順序是：1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p電子由最低能量的1s軌道依次填入，每個軌道最多只能填入2個電子。元素電子填到最后能級組時，要注意洪特規(guī)則②

24Cr?能量最低排布由洪特規(guī)則②主量子數(shù)整理“原子實”寫法 1s22s22p63s23p64s13d5 1s22s22p63s23p64s23d41s22s22p63s23p63d54s1[Ar]3d54s1×56第56頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.3.2.3基態(tài)陽離子的電子排布原子失電子變成簡單陽離子時總是先失去最外層電子一般的，在原子的最高能級組中同時有ns,np,(n-1)d和(n-2)f，按規(guī)則，失電子的先后次序是：np>ns>(n-1)d>(n-2)f26Fe[Ar]3d64s2

[Ar]3d64s0

[Ar]3d54s0

[Ar]3d44s2

[Ar]3d34s2

Fe2+ Fe3+××57第57頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四基態(tài)陽離子常見的五種電子構(gòu)型外層電子結(jié)構(gòu)電子構(gòu)型外層

電子數(shù)實例1s22e-2Li+,Be2+

ns2

np68e-8Na+,Mg2+,Al3+,Sc3+,Ti4+ns2

np6nd1~9(9~17)e-9~17Cr3+,Mn2+,Fe2+,Fe3+,Cu2+

ns2

np6nd1018e-18Ag+,Cu+,Zn2+,Cd2+,Hg2+

(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2(18+2)e-18+2Sn2+,Pb2+,Sb3+,Bi3+

58第58頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四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)周期性的變化周期每一能級組對應(yīng)于一個周期（見下一頁表）3.3.3原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期系p91-103頁59第59頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四周期的劃分和軌道能級組的關(guān)系表周期數(shù)原子

序數(shù)元素數(shù)目最高能級組最大電子容量11~221s第一能級組223~1082s,2p第二能級組8311~1883s,3p第三能級組8419~36184s,3d,4p第四能級組18537~54185s,4d,5p第五能級組18655~86326s,4f,5d,6p第六能級組32787~112(未完)237s,5f,6d,7p第七能級組32周期數(shù)＝元素電子層數(shù)＝能級組中最高主量子數(shù)元素數(shù)目＝相應(yīng)能級組中原子軌道的最大電子容量p103頁60第60頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四

元素分區(qū)f區(qū)：(n–2)f0~14(n–1)d0~2ns2KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRbPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHaTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRnLiBeNaMgHBCNOFNeAlSiPSClArHeFrRaAcRfDbSgBhHsMtUunUuuUubLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrs區(qū)：ns1~2p區(qū)：ns2np1~6d區(qū)：(n–1)d1~9ns1~2(Pd：4d10無s電子)ds區(qū)：(n–1)d10ns1~261第61頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第一過渡系第二過渡系第三過渡系第四過渡系鑭系元素錒系元素f區(qū)元素62第62頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四s區(qū)最后一個電子填充在s能級上的元素位于元素周期表左側(cè)，包括ⅠA，ⅡA結(jié)構(gòu)特點：ns1~2

化學性質(zhì)：易失電子變成陽離子，為活潑金屬(H除外)d區(qū)最后一個電子填充在d能級上的元素位于元素周期表中部，包括ⅢB→ⅦB,ⅧB族結(jié)構(gòu)特點：(n-1)d1~9ns1~2[特例：Pd:4d10]化學性質(zhì)：過渡元素，有多種氧化數(shù)(變價)元素分區(qū)p101頁63第63頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四元素分區(qū)ds區(qū)最后一個電子填充到d能級上且達到d10狀態(tài)的元素位于元素周期表的中部，包括ⅠB,ⅡB結(jié)構(gòu)特點：(n-1)d10ns1~2化學性質(zhì)：過渡元素，可失1~2電子f區(qū)最后一個電子填充到f能級上的元素位于表的下部，包括鑭系元素和錒系元素結(jié)構(gòu)特點：(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2化學性質(zhì)：內(nèi)過渡元素(因電子填充內(nèi)層)，變價p101頁64第64頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四

周期表把元素分為16族---7個A族，1個0族(ⅧA)---7個B族，1個Ⅷ族(ⅧB)主族元素的原子價層電子數(shù)＝族數(shù)

(副族不一定)p103頁族同一族各元素的價電子構(gòu)型相同，性質(zhì)相似65第65頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4元素基本性質(zhì)的周期性3.4.1原子半徑3.4.2電離能3.4.3電子親和能3.4.4元素電負性p104-114頁66第66頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4.1原子半徑共價半徑同種元素的兩個原子以共價單鍵結(jié)合時，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原子間沒有形成化學鍵而只靠分子間的作用力互相接近時，相鄰兩原子的核間距離的一半p105頁67第67頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四r減小緩慢；IB,IIB略有增大。

Z*增大不多；IB,IIB屏蔽效應(yīng)大導致Z*減小；IVA后Z*增加。原子半徑變化規(guī)律

原子半徑r的大小主要決定于：

原子的有效核電荷數(shù)Z*和電子層數(shù)n

同一元素：r(負離子)>r(原子)>r(正離子)同一周期短周期中：長周期中：r逐漸減小

Z*增加p105頁68第68頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四原子半徑變化規(guī)律

p105頁同一族同A族中：同B族中：依次增大電子層增加變化不明顯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(zhì)非常相似，在自然界中常常共生在一起，難以分離。(鑭系、錒系收縮)69第69頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四主族元素70第70頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四(1)副族原子的價電子層構(gòu)型(n-1)d1-10ns1-2副族元素：半徑總趨勢:同周期左→右大→??；同副族不規(guī)律71第71頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四(2)副族原子半徑的變化72第72頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2電離能基態(tài)氣態(tài)原子失去一個電子形成+1價氣態(tài)離子所需要的能量叫該原子的第一電離能；由+1價氣態(tài)離子再失去一個電子形成+2價氣態(tài)離子所需要的能量叫做第二電離能；類似定義第三、第四電離能……電離能用符號I表示，單位:kJ·mol-1或ev通常講的電離能指的都是第一電離能電離能I的大小反映了原子失去電子的難易元素的電離能I

是元素金屬活潑性的一種衡量尺度元素的金屬性是元素的原子失去電子成正離子的性質(zhì)p108頁73第73頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2電離能I主要決定于原子的有效荷電荷數(shù)Z*,原子半徑r和原子的電子層結(jié)構(gòu)I主要變化規(guī)律同一元素：同一族：A族：B族：同一周期：I依次減小，金屬性依次增強Z*增加不多，r依次增大I總趨勢增大，金屬性減弱，但有起伏

Z*增大，r減小，引力增大p108頁I1<I2<I3變化沒規(guī)律74第74頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第一電離能隨原子序數(shù)增加的變化K4.341Ca6.113Sc6.56Ti6.83V6.747Cr6.767Mn7.434Fe7.902Co7.88Ni7.640Cu7.726Zn9.394Ga5.999Ge7.900As9.815Se9.752Br11.814Kr13.999Rb4.177Sr5.695Y6.217Zr6.634Nb6.759Mo7.092Tc7.28Ru7.360Rb7.59Pd8.34Ag7.576Cd8.993In5.784Sn7.344Sb8.64Te9.009I10.45Xe12.130Cs3.894Ba5.212Lu5.577Ha6.852Ta7.89W7.98Re7.88Os8.7Ir9.1Pt9.0Au9.226Hg10.437Tl6.108Pb7.417Bi7.289Po8.417AtRn10.748Li5.392Be9.322Na5.139Mg7.646H13.598B8.298C11.260N14.534O13.618F17.423Ne21.564Al5.986Si8.151P10.487S10.360Cl12.968Ar15.759He24.587FrRa5.279Ac5.17p109-111頁75第75頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第一電離能隨原子序數(shù)增加的變化p110頁76第76頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4.3電子親和能元素氣態(tài)原子在基態(tài)時得到一個電子形成–1價氣態(tài)離子所放出的能量叫該元素的第一電子親和能；類似定義第二、第三親和能……

親和能用符號E表示，單位:kJ·mol-1

不加注明均指第一電子親和能

E=-

H（H為熱效應(yīng)，吸熱為“+”，放熱為“-”）元素的電子親和能E增大越易獲得e，非金屬性增強。元素非金屬性：元素的原子得到電子變成負離子的性質(zhì)p112頁77第77頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四3.4.3電子親和能總變化趨勢同一周期：同一族：E增大非金屬性增強非金屬性減弱減小NOF

E小

P

SClE大p112-113頁E例外