無機(jī)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)教案

無機(jī)化學(xué)課程工程教學(xué)設(shè)計方案熊穎單位：江西省醫(yī)藥學(xué)校2014年3月5日課程無機(jī)化學(xué)周次1

授課班級13級五年制藥技術(shù)一班二班、13級五年中藥同濟(jì)堂、13級五年中藥永安堂授課老師熊穎課題

原子構(gòu)造安排課時4教學(xué)目的要求1、理解近代微觀粒子構(gòu)造的初步概念；理解微觀粒子的波粒二象性、能量量子化和統(tǒng)計說明。2、理解波函數(shù)、原子軌道、電子云、能級的根本概念。3、駕馭n，l，m，ms四個量子數(shù)及其物理意義；理解s，p，d原子軌道和電子云角度分布圖的特征。4、理解原子軌道的能級組，屏蔽效應(yīng)理論及有效核電荷的計算。5、駕馭核外電子的分布原則及電子分布式的書寫，元素周期律和周期表，元素性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系；理解原子半徑、鑭系收縮、元素的電離能、電子親和能、電負(fù)性、氧化數(shù)、金屬性和非金屬性的概念及其周期改變規(guī)律。重點難點重點：駕馭核外電子的分布原則及電子分布式的書寫，元素周期律和周期表，元素性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系難點：理解波函數(shù)、原子軌道、電子云、能級的根本概念授課方法講授、示范、操作圖例

教具

課堂教學(xué)場所13級五年制藥技術(shù)一班二班（2-505）、13級五年中藥同濟(jì)堂(1-503)、13級五年中藥永安堂(2-302)時間分配2學(xué)時：波函數(shù)、原子軌道、電子云、能級的根本概念。2學(xué)時：n，l，m，ms四個量子數(shù)及其物理意義；理解s，p，d原子軌道和電子云角度分布圖的特征。教學(xué)設(shè)計老師不但要考慮老師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，更要留意學(xué)生認(rèn)知主體作用的表達(dá)，使他們可以在課堂教學(xué)過程中發(fā)揮主動性、主動性。實訓(xùn)內(nèi)容第1、2學(xué)時：波函數(shù)、原子軌道、電子云、能級的根本概念第3、4學(xué)時：n，l，m，ms四個量子數(shù)及其物理意義；理解s，p，d原子軌道和電子云角度分布圖的特征。教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入二、教學(xué)步驟

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§2.1

原子構(gòu)造理論的開展概述一、含核的原子模型,古中國和古希臘的物質(zhì)構(gòu)造學(xué)說；,道爾頓的原子學(xué)說（1808）：原子不行分；,盧瑟福的含核原子模型（1911）。二、玻爾的原子模型（一）氫原子光譜玻爾氫原子理論（1913）（二）玻爾氫原子理論,原子構(gòu)造理論的幾點假設(shè)：

原子構(gòu)造理論的幾點3

1、在原子中，電子不是在隨意軌道上繞核運(yùn)動，而是在一些符合肯定條件（從量子論導(dǎo)出的條件）的軌道上運(yùn)動。穩(wěn)定軌道（stableorbital）具有固定的能量，沿此軌道運(yùn)動的電子，稱為處在定態(tài)的電子，它不汲取能量，也不放射能量2、電子在不同軌道上運(yùn)動時具有不同的能量，通常把這些具有不連續(xù)能量的狀態(tài)稱為能級（energylevel）。玻爾氫原子能級為：玻爾氫原子能級為：BE=,2nn稱為量子數(shù)（quantumnumbernquantumnumber），其值可取1，2，3…等任何123…正整數(shù)。B為常數(shù)，其值等于2.18×10-18J。3、當(dāng)電子從某一軌道躍遷到另一軌道時，有能量的汲取或放出。其頻率ν可由兩個軌道的能量差,E確定：E2-E1=,E=hνh為普朗克常量，其數(shù)值為6.62618×1034J,s。4

（三）對玻爾理論的評價優(yōu)點：,優(yōu)點：首先引入量子化的概念，說明了氫原子光譜為不連續(xù)光譜。,缺乏：缺乏：（1）未能完全沖破經(jīng)典力學(xué)連續(xù)概念，只是牽強(qiáng)加進(jìn)了一些人為的量子化條件和假定。（2）不能說明多電子原子（核外電子數(shù)大于1的原子）、分子或固體的光譜。亦不能說明氫光譜的每條譜線事實上還可分裂為兩條譜線的現(xiàn)象。（3）未考慮其運(yùn)動的波動性，采納了宏觀軌道的概念。5

（四）幾個根本概念,穩(wěn)定軌道在原子中一些符合肯定條件（從量子論導(dǎo)出的條件）的軌道。穩(wěn)定軌道的特點——具有固定的能量。,定態(tài)電子穩(wěn)定軌道上運(yùn)動的電子，不汲取能量，也不放射能量,能級——具有不連續(xù)能量的狀態(tài)。,基態(tài)——軌道離核最近，能量最低，這時的能量狀態(tài)。,激發(fā)態(tài)——除基態(tài)以外的任何能級狀態(tài)。6

§2.2原子的量子力學(xué)模型一、微觀粒子的運(yùn)動特征1.量子性,量子：假如某一物理量的改變是不連續(xù)的，而是以某一最小單位量子：作跳動式的增減，這一物理量就是量子化的，其最小單位就稱這一物理量的量子（quantum）。如物體所帶的電荷量從Q增加到Q+dQ，Q>>dQ，但dQ所包含的電子個數(shù)卻是很大的(例如1庫侖的電荷量為6.24×1018個電子的電量)從宏觀上Q→Q+dQ可以認(rèn)為是連續(xù)改變的。在微觀領(lǐng)域里，一個微觀粒子假如是一個離子，所帶電荷只有一個或幾個電子，從而離子所帶電荷的改變，如A-→A2-→A3-，就不能認(rèn)為是連續(xù)改變的，而是跳動式的改變。7

2.波粒二象性,波粒二象性：與光子一樣，電子、質(zhì)子、中子、原子和分子等微觀粒子都具有波動和粒子兩重性質(zhì)。,德布羅依波或物質(zhì)波：實物微粒除具有粒子性外，還具有波的性質(zhì)，這種波稱為~（matterwave）。h德布羅依預(yù)言高速運(yùn)動電子的波長為：λ=mνm——電子的質(zhì)量；ν——電子運(yùn)動的速率，h——普朗克常量。,波動性的試驗證明8

3、微觀粒子運(yùn)動的統(tǒng)計性、概率密度：,概率密度：單位體積的概率。在空間某一點波的強(qiáng)度和粒子出現(xiàn)的概率密度成正比。,衍射試驗：用強(qiáng)度很弱的電子流，即讓電子一個一個地通過晶體到達(dá)底片時，底片上就會出現(xiàn)一個一個顯示電子微粒性的斑點，如圖（a），但斑點的位置無法預(yù)言，好像是毫無規(guī)則地分散在底片上。若時間足夠長，斑點最終會形成和強(qiáng)電子流所得的衍射圖案一樣，顯示了電子的波動性，如圖（b）示。9

對大量粒子行為而言，衍射強(qiáng)度大的地方，出現(xiàn)粒子的數(shù)目就多，強(qiáng)度小的地方出現(xiàn)粒子數(shù)目就少；對一個粒子的行為而言，通過晶體后粒子所到達(dá)的地方是不能預(yù)料的，但衍射強(qiáng)度大的地方，粒子出現(xiàn)的時機(jī)也多（概率大），而強(qiáng)度小的地方，粒子出現(xiàn)的時機(jī)也少（概率?。?。衍射強(qiáng)度大小即表示波的強(qiáng)度大小，即電子出現(xiàn)概率的大小。,概率波：電子運(yùn)動在空間出現(xiàn)的概率可以由波的強(qiáng)度表現(xiàn)出來，概率波：因此電子及其微觀粒子波（物質(zhì)波）又稱~。10

二、核外電子運(yùn)動狀態(tài)的近代描繪1.薛定鍔方程,2ψ,2ψ,2ψ8π2m形式：,形式：+2+2+2(E,V)ψ=02,z,x,yh,求解：求解：常將直角坐標(biāo)的函數(shù)ψ(x,y,z)，經(jīng)坐標(biāo)變換后，成為球極坐標(biāo)的函數(shù)ψ(r,θ,φ,)，再用分別變量法將ψ(r,θ,φ)表示成為R(r)和Y(θ,φ)兩局部，Y(θ,φ)又可分為Θ(θ)和Φ(φ)。Y(θ,φ)=Θ(θ),Φ(φ)變換關(guān)系如圖：ψ(r,θ,φ)=R(r),Y(θ,φ)R(r)只與電子離核半徑有關(guān)，故稱為波函數(shù)的徑向局部；波函數(shù)的徑向局部；Y(θ,φ)只與θ、φ兩個角度有關(guān)，故稱為波函數(shù)的角度局部11

2、波函數(shù)與原子軌道、在解R(r)方程時，要引入一個參數(shù)n，在解Θ(θ)方程時要引入另一個參數(shù)，在解Φ(φ)方程時還要引入一個參數(shù)m。n稱為主量子數(shù)，稱為角量子數(shù)，m稱為磁量子數(shù)。它們的取值范圍分別是：n=1，2，3，4，…7l=0，1，2，3，…，n-1，共可取n個數(shù)值。m=0，±1，±2，±3，…，±。共可取2l+1個數(shù)值。解薛定鍔方程，可得波函數(shù)的徑向局部Rnl(r)和角度局部Ylm(θ,φ),原子軌道：在量子力學(xué)中，三個量子數(shù)都有確定值的波函數(shù)稱為~。12

留意：原子軌道的含義不同于宏觀物體的運(yùn)動軌道，也不留意：同于玻爾所說的固定軌道，它指的是電子的一種空間運(yùn)動狀態(tài)。微觀粒子的波函數(shù)ψ本身沒有明確的物理意義，但|ψ|2的物理意義明確：|ψ|2代表微粒在空間某點出現(xiàn)的概率密度。3、概率密度和電子云、,概率密度：單位體積內(nèi)的概率(probabilitydensity)概率密度：電子云：,電子云：|ψ|2在原子核外空間電子出現(xiàn)概率的大小的圖形(electroncloud)。電子云沒有明確的邊界，在離核很遠(yuǎn)的地方，電子仍有出現(xiàn)的可能，但事實上在離核300pm以外的區(qū)域，電子出現(xiàn)的概率可以忽略不計。13

留意：對于氫原子來說，只有1個電子，圖中黑點的數(shù)目留意并不代表電子的數(shù)目，而只代表1個電子在瞬間出現(xiàn)的可能位置。當(dāng)氫原子處于激發(fā)態(tài)時，也可得到各種電子云的圖形，但要困難得多。為了使問題簡化，也可以分別從兩個不同的側(cè)面來反映電子云，即畫出電子云的徑向分布圖和角度分布圖。14

4、四個量子數(shù)的物理意義（1）主量子數(shù)（principalquantumnumber））主量子數(shù)n描繪電子層能量的凹凸次序和離核遠(yuǎn)近的參數(shù)。即主量子數(shù)決定電子在核外出現(xiàn)概率最大區(qū)域離核的平均間隔。電子在原子核外不同殼層區(qū)域內(nèi)（電子層）運(yùn)動，具有不同的能級。在光譜學(xué)上另用一套拉丁字母表示電子層，其對應(yīng)關(guān)系為：主量子數(shù)(n)電子層1K2L3M4N5O6P……15

（2）角量子數(shù)（azimuthalquantumnumber））角量子數(shù)l描繪電子云的不同形態(tài),形態(tài)不一樣，能量稍有差異。l值可以取從0到n-1的正整數(shù)，l=0，1，2，…，（n-1），共可取n個數(shù)。l的數(shù)值受n的數(shù)值限制。n=1(K層)：l=0(s態(tài))，只有1s一個亞層。原子軌道（或電子云）球形對稱，或稱s軌道（或s電子云）。n=2(L層)：l=0(s態(tài))，l=1(p態(tài))，有2s,2p兩個亞層。其中l(wèi)=1時，原子軌道（或電子云）呈紡棰形（或啞鈴形）分布。n=3(M層)：l=0(s態(tài))，l=1(p態(tài))，l=2(d態(tài))，有3s,3p,3d三個亞層。其中l(wèi)=2時，原子軌道（或電子云）呈花瓣形分布。n=4(N層)：l=0(s態(tài))，l=1(p態(tài))，l=2(d態(tài))，l=3(f態(tài))，有4s,4p,4d,4f四個亞層。其中l(wèi)=3時，原子軌道（或電子云）形態(tài)困難結(jié)論：結(jié)論：l值反映了波函數(shù)即原子軌道（或簡稱軌道）的形態(tài)。每種值表示一類原子軌道的形態(tài)，其數(shù)值常用光譜符號表示：l=0，1，2，3的軌道分別稱為s、p、d、f軌道。16

（3）磁量子數(shù)（magneticquantumnumber））磁量子數(shù)m描繪原子軌道（電子云）在空間的伸展方向。m值受l值的限制，可取從+l到-l，包括0在內(nèi)的整數(shù)值，故l確定后m可有2l+1個數(shù)值。,原子軌道：常把n、l和m都確定的電子運(yùn)動狀態(tài)。等價軌道：,等價軌道：l一樣的幾個原子軌能量等同稱（equivalentorbital）?；蚝啿④壍篮啿④壍溃╠egenerateorbital）。簡并軌道（4）自旋量子數(shù)s（spinquantumnumber））自旋量子數(shù)m電子不僅繞核旋轉(zhuǎn)，還圍著本身的軸作自旋運(yùn)動。用（↑）（↓）或+1/2和-1/2兩個值，分別代表電子順時針和逆時針的兩個自旋方向。,總結(jié)：四個量子數(shù)結(jié)合，才可說明電子在原子中所處的狀態(tài)。若總結(jié)：表示能級只要二個量子數(shù)（n，l）即可。17

,四個量子數(shù)的一般狀況nl（=0，1，0，120,1s,p1+3(n2)2(1+3)=8(2n2)30,1,2s,p,d1+3+5(n2)2(1+3+5)=18(2n2)40,1,2,3s,p,d,f1+3+5+7(n2)2(1+3+5+7)=32(2n2)1802，…，（n-1）s，（nm（＝2l+1）1+1）軌道數(shù)(n2)ms(+1/2、-1/2）2(+1/2、1/2）電子數(shù)(2n2)

三、原子軌道和電子云的圖像1、波函數(shù)的角度分布圖、波函數(shù)的角度分布圖用圖形表示Yl,m的數(shù)值大小隨角度θ，φ的改變。2、電子云的角度分布圖、以|ψ|2作圖得到的圖像。電子云的角度分布圖和相應(yīng)的原子軌道的角度分布圖是相像的，它們之間主要區(qū)分有兩點：（1）原子軌道角度分布圖有正、負(fù)之分，而電子云的角度分布圖因角度函數(shù)經(jīng)平方后無正、負(fù)之分；（2）電子云的角度分布圖比原子軌道角度分布圖“瘦”，因角度函數(shù)Y<l，所以Y2值比Y值更小。19

3、徑向分布圖、（1）原子軌道的徑向局部）原子軌道的徑向局部又稱徑向波函數(shù)R(r)。以R(r)對r作圖，表示任何角度方向上，R(r)隨r改變的狀況。氫原子的徑向波函數(shù)20

（2）電子云的徑向局部）表示電子出現(xiàn)概率密度和離核遠(yuǎn)近關(guān)系。4s,3d態(tài)電子云的徑向分布函數(shù)圖態(tài)電子云的徑向分布函數(shù)圖徑向分布圖對探討原子軌道能級凹凸、屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)很有用。21

§2.3多電子原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)與周期律一、多電子原子原子軌道的能級1、鮑林近似能級圖和能級組,近似能級圖：將原子核外的原子軌道能量按由低到高排近似能級圖：列出來，所得的能量相對大小關(guān)系圖。,能級組：能量較接近的原子軌道所形成的組。能級組：能級組能級組的存在，是周期表中化學(xué)元素可劃分為各個周期及每個周期應(yīng)有元素數(shù)目的根本緣由。,來源：光譜試驗,意義：反映了核外電子填充的一般依次1s；2s,2p；3s,3p；4s,3d,4p；5s,4d,5p；6s,4f,5d,6p；7s,5f…22

,從能級圖中可以看出：（1）各電子層能級相對凹凸為K<L<M<N…（2）同一原子同一電子層內(nèi)，各亞層能級的相對凹凸為：Ens<Enp<End<Enf…（3）同一電子亞層，各原子軌道能級一樣：Enpx=Enpy=Enpz（4）同一原子內(nèi)，不同類型的亞層之間，有能級交織現(xiàn)象，如E4s<E3d<E4p。,留意：Pauling能級圖留意：留意（1）不能完全反映出每種元素的原子軌道能級的相對凹凸，有例外（2）不能用此圖來比擬不同元素原子軌道能級的相對凹凸。23

,徐光憲的能級凹凸依次規(guī)律：（1）原子的外層電子，（n+0.7l）越大，電子能量越高。（2）離子的外層電子，（n+0.4l）越大，電子能量越高。（3）原子或離子的較深的內(nèi)層電子，能量凹凸根本上取決于主量子數(shù)n。,能級交織：ns能級均低于(n-1)d，即n大的亞層的能量反而比n值小的能量為低的現(xiàn)象。24

2、屏蔽效應(yīng)及有效核電荷數(shù)、（1）屏蔽效應(yīng)和屏蔽常數(shù),屏蔽效應(yīng)：多電子原子中其余電子抵消核電荷對指定電子的作用。,屏蔽常數(shù)σ：反映其余電子抵消核電荷實力強(qiáng)弱的閱歷常數(shù)。屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù)σ的近似計算規(guī)則：,屏蔽常數(shù)σ的近似計算規(guī)則：①寫出原子的電子分布式；②將原子中的電子按如下分組：1s；2s,2p；3s,3p；3d；4s,4p；4d；4f；5s,5p；5d…③內(nèi)層電子對指定電子的屏蔽常數(shù)σ數(shù)值規(guī)定如下：a、位于被屏蔽電子右邊各組的電子，對被屏蔽電子的σ＝0b、1s軌道上的2個電子互相間σ=0.3，其他同一軌道上其余每一個屏蔽電子被電子的σ=0.35；25

c、(n-1)層軌道上每一個電子對被屏蔽的ns或np電子的σ=0.85，(n-2)層軌道及其以內(nèi)的每一個電子對n軌道電子的σ=1.0；d、被屏蔽電子為nd或nf時，則位于它左邊的每一個電子對它的σ=1.0。④將原子中其余電子對被屏蔽電子的屏蔽常數(shù)求和：∑σ，即得其余電子對指定電子總的屏蔽常數(shù)∑σ。例題,結(jié)論：在核電荷為Z的主量子數(shù)一樣的條件下，屏蔽常數(shù)σ越大，有效核電荷Z*越小，核對該電子的吸引力就越小，因此該層的電子的能量就越高。3、鉆穿效應(yīng)、鉆穿效應(yīng)：鉆穿效應(yīng)：由于電子鉆穿而引起能量發(fā)生改變的現(xiàn)象。,結(jié)果：降低了其他電子對它的屏蔽作用，起到了增加有效核電荷，降低軌道能量的作用。電子鉆穿得愈靠近核，其能量愈低。鉆穿效應(yīng)能很好地說明能級交織現(xiàn)象。26

二、多電子原子核外電子的分布及周期律1、核外電子分布的三個原則（l）能量最低原理（lowestenergyprinciple）,核外電子總是分布到能量最低的軌道。（2）泡利不相容原理（exclusionprinciple）—有三種表達(dá)形式,在同一個原子內(nèi)沒有四個量子數(shù)完全一樣的電子；,同一個原子中沒有運(yùn)動狀態(tài)完全一樣的電子；,任何一個原子軌道最多能包容兩個電子，且兩電子自旋方向相反以四個量子數(shù)作不同的合理組合，可算出電子主層、亞層的軌道數(shù)和電子數(shù)的最大容量。例題27

（3）洪特規(guī)則（Hund'srule）,在同一亞層的各個軌道(等價軌道)上，電子將盡可能以自旋平行的方向分占不同的軌道。,洪特規(guī)則的特例等價軌道全充溢（p6，d10，f14）、半滿（p3，d5，f7）或全空狀態(tài)是比擬穩(wěn)定的。例：氮原子的最外層2p軌道共3個電子，根據(jù)洪特規(guī)則以如下分布2s2p28

2、基態(tài)原子中電子分布、,原子的電子構(gòu)造分布式：表示原子的電子層構(gòu)造的式子，簡稱電子分布式。,書寫基態(tài)原子的電子構(gòu)造分布式的簡要步驟：（1）寫出原子軌道能級依次1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p……；（2）按上述三原則在每個軌道上排布電子，直至原子核外的電子全部排完。（3）將一樣主量子數(shù)的各亞層按s,p,d的依次整理得。例題,原子實：原子中除去最高能級組以外的原子實體，常用稀有氣體元素符號加方括號來表示。如[Ar]等如35Br的電子分布式寫成[Ar]3d104s24p5，26Fe原子電子分布式寫成[Ar]3d64s2，29Cu可寫成[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2等。29

,小巧門：（1）駕馭惰性氣體元素的原子序數(shù)，寫出惰性氣體元素的原子實，，，，，2He，10Ne，18Ar，36Kr，54Xe，86Rn（2）用所要排布的原子的原子序數(shù)減去適宜原子實的原子序數(shù)，剩余的電子排在原子實之外，即原子實以外的能級組上。如鐳88Ra可表示成（86+2）[Rn]7s2鉛82Pb可表示成（54+28）[Xe]4f145d106s26p2銀47Ag可表示成（36+11）[Kr]5d105s1,外層電子分布式：只涉及化學(xué)反響的外層電子的分布式外層電子分布式：,留意：（1）外層電子分布式與最外層電子分布式稍有區(qū)分。留意：（2）上述方法并不全部適用全部元素，有19種元素的原子核外電子分布例外，局部遵從洪特規(guī)則。30

3、簡潔基態(tài)陽離子的電子分布、失電子的依次與電子填序依次有時是不同的，失電子總是先從原子核外最外層開場，然后是次外層。,基態(tài)原子外層電子填充依次：ns→(n-2)f→(n-1)d→np,價電子電離依次為：np→ns→(n-1)d→(n-2)f價電子電離依次為：如Pb2+離子可表示成（54+26），外層電子分布為：[Xe]4f145d106s2,價層電子：影響元素化學(xué)性質(zhì)的電子層上的電子。31

三、元素的原子構(gòu)造和周期系,元素周期律的根底：元素周期律的根底：元素周期律的根底原子電子層構(gòu)造的周期性的改變，造成了元素性質(zhì)的周期性變化，將這種改變以表格形式反映出來即為元素周期表。,長式周期表的構(gòu)造：長式周期表的構(gòu)造：一個特短周期（第一周期）、兩個短周期（第二、三周期）、兩個長周期（第四、五）、一個特長周期（第六周期）和一個不完全周期（第七周期），共七個周期。（自學(xué)）32

四、原子構(gòu)造和周期律,比擬原子的電子構(gòu)造和元素周期系關(guān)系得如下結(jié)論：（1）元素在周期表中的原子序數(shù)等于該元素原子的核電荷數(shù)或核外電子數(shù)。（2）元素在周期表中的周期數(shù)等于該元素原子的電子層數(shù)或最高能級組數(shù)。（3）在周期表中，同一周期元素的原子構(gòu)造依次遞變，它們的性質(zhì)也依次遞變，各元素的性質(zhì)出現(xiàn)周期性（4）周期系中元素的分族是原子的電子構(gòu)型所作分類的結(jié)果。（5）同族元素在化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)上的類似性，確定于原子最外電子層構(gòu)造的類似性，而同族元素在性質(zhì)上的遞變則確定于電子層數(shù)的依次增加。33

例如VIIB族，最外層電子數(shù)與次外層d電子數(shù)之和是7，外電子構(gòu)型一樣為(n-1)d5ns2：Mn[Ar]Re[Xe]3d54s2；4f145d54s2Tc[Kr]4d55s2,留意：上述規(guī)則，對VIIIB不完全適用。留意：,族：性質(zhì)相像的元素排成的縱行。,主族：族數(shù)等于最外層電子數(shù)。,副族：對次外層電子數(shù)在8~18之間的元素，其族數(shù)等于最外層電子數(shù)與次外層d電子數(shù)之和。,結(jié)論：元素性質(zhì)的周期性，確定于原子的電子層構(gòu)造的周期性，這就是周期系本質(zhì)34

五、原子的電子層構(gòu)造與元素的分區(qū)周期表中的元素除了按周期和族劃格外，還可按元素的原子在哪一亞層增加電子，把它們劃分為s，p，d，ds，f五個區(qū)：（1）s區(qū)元素：包括IA和IIA族，最外電子層的構(gòu)型為ns1~2。）區(qū)元素：（2）p區(qū)元素：包括IIIA到VIIIA族，最外電子層的構(gòu)型為ns2np1~6。（3）d區(qū)元素：包括IIIB到VIIIB族的元素，外電子層的構(gòu)型為）區(qū)元素：(n-1)d1~9ns1~2（Pd為(n-1)d10ns0）。區(qū)元素：（4）ds區(qū)元素：包括IB和IIB族的元素，外電子層的構(gòu)型為(n）區(qū)元素1)d10ns1~2。（5）f區(qū)元素：包括鑭系和錒系元素。電子層構(gòu)造在f亞層上增）區(qū)元素：加電子，外電子層的構(gòu)型為(n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2。35

§2.4元素的性質(zhì)與原子構(gòu)造的關(guān)系原子半徑（atomicradius）一、原子半徑假設(shè)原子呈球形，在固體中原子間互相接觸，以球面相切，這樣只要測出單質(zhì)在固態(tài)下相鄰兩原子間間隔的一半就是原子半徑。,原子半徑的分類1、共價半徑、氣體分子組成的單質(zhì)，原子半徑可以取為分子內(nèi)原子中心間隔的一半。2、范德華、范德華（vanderWaals）半徑半徑相鄰的不同分子中兩個非成鍵原子核間距的一半。在稀有氣體的晶體中，兩個相鄰原子核間距的一半，就是稀有氣體的范德華半徑。36

（3）金屬半徑）金屬晶體中相鄰金屬原子核間距的一半。,原子半徑改變的規(guī)律：原子半徑改變的規(guī)律：1、同一周期從左向右、（1）短周期元素（稀有氣體除外）原子半徑顯著遞減。（2）長周期元素：,s區(qū)元素和p區(qū)元素：原子半徑顯著遞減；,d區(qū)元素：原子半徑從左至右遞減較慢，且不規(guī)則。,ds區(qū)元素：原子半徑稍有增大。,f區(qū)元素：原子半徑的遞減微小且不規(guī)則。鑭系元素的原子半徑隨原子序數(shù)的遞增而減小，導(dǎo)致的效應(yīng)稱“鑭系收縮”。37

2、同一族從上至下：同一族從上至下：同一族從上至下緣由：電子層數(shù)增加。,主族元素：原子半徑顯著遞增。緣由主族元素緣由副族元素：,副族元素：原子半徑的遞增不顯著（IIIB除外），特殊是同副族的第二和第三兩個元素(如Zr和Hf；Nb和Ta)原子半徑相差很小。原原因：較困難，與鑭系收縮有關(guān)。3、原子半徑對性質(zhì)的影響：、原子半徑小，核電荷對外層電子吸引力強(qiáng)，原子難失電子易于與電子結(jié)合，非金屬性強(qiáng)；原子半徑大，核電荷對外層電子吸引力弱，原子易失電子，金屬性強(qiáng)。38

二、元素的電離能元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時失去一個電子成為一價氣態(tài)正離子所吸收的最低能量稱為該元素的第一電離能第一電離能（firstionizationenergy），第一電離能常用符號I1表示。從一價氣態(tài)正離子再失去一個電子形成二價正離子所需汲取的最低能量稱第二電離能I2；依次類推元素的電離能的大小依次是：I1<I2<I3<I4……。,影響電離能大小的因素：影響電離能大小的因素：原子核對外層電子的吸引力越強(qiáng)，越不易失去電子，電離能越大（1）原子半徑：越小電離能越大；）（2）核電荷：有效核電荷越多電離能越大）39

（3）電子層構(gòu)造：最外層電子數(shù)越少，電離能越??；最外層電）子數(shù)越多，電離能就越大。,電離能改變的規(guī)律：電離能改變的規(guī)律：（1）同一周期：從左至右電離能增大，但有曲折。）同一周期：緣由：緣由：電子層構(gòu)造處于半滿如N（2p3），全滿如Be（2s2）時比擬穩(wěn)定，所以它們的電離能不是小于而是大于它們后面一個元素的電離能。稀有氣體的電離能最大，因它們具有穩(wěn)定的構(gòu)造ns2np6（He除外）。（2）同一主族：由上到下，電離能減小。副族改變不規(guī)則）同一主族：,電離能對元素性質(zhì)的影響：電離能對元素性質(zhì)的影響：（1）電離能相近的元素，化學(xué)性質(zhì)相像。（2）電離能可說明元素的常見化合價。例：若I2>>I1，元平素呈+1價；若I3>>I2，常呈+2價；40

電子親和能E三、電子親和能A（electronaffinity）,意義：意義：使元素的一個基態(tài)的氣態(tài)原子獲得一個電子，形成一價氣態(tài)負(fù)離子時所放出的能量，常用EA1表示。EA的大小反映了原子得到電子的難易。EA的肯定值隨原子半徑的減小，核對外層電子的引力增大而增大。故EA在同一周期中從左至右增加，而同族中從上至下減小。,留意：難失電子，并非定易與電子結(jié)合。例，稀有氣體留意：41

四、元素的電負(fù)性元素的電負(fù)性電負(fù)性是原子在分子中吸引電子的實力,意義：電負(fù)性愈大，表示原子吸引電子實力愈強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)。電負(fù)性愈小，則金屬性越強(qiáng)。,規(guī)律：規(guī)律：（1）同一周期元